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Post doctorat (H/F): Carbon electrodes and electrochemistry for Redox Flow Batteries

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 31 janvier 2022

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Informations générales

Référence : UMR5253-STELEV-003
Lieu de travail : MONTPELLIER
Date de publication : lundi 10 janvier 2022
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 18 mois
Date d'embauche prévue : 1 mars 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2690 et 3100€ bruts par mois
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

Dans le cadre de la transition énergétique, les deux principales alternatives aux ressources fossiles sont le photovoltaïque et l'éolien mais leur caractère intermittent requiert des systèmes de stockage. Une batterie à circulation d'électrolytes est constituée de deux électrolytes liquides (espèces redox dissoutes dans l'eau en présence ou non de sel support) qui sont pompées à la demande dans un réacteur électrochimique. Des démonstrateurs sont opérationnels mais cette technologie souffre de plusieurs inconvénients comme une trop faible densité d'énergie, une stabilité encore insuffisante et un cout qui reste trop élevé à l'heure actuelle. Les batteries "Redox Targetting-RFB” en sont au stade de la preuve de concept laboratoire et elles sont très prometteuses pour résoudre un certain nombre des problèmes évoqués. Leur principe consiste à immobiliser un matériau d'insertion (de type batterie Li ou Na) dans le réservoir et de faire circuler un médiateur (molécule organique) dans le réacteur. Le médiateur procédera chimiquement à l'insertion-désinsertion du lithium (ou sodium) dans le matériaux hôte et sera ensuite régénéré dans le réacteur électrochimique.

ANR NASTOR. Pour développer de tels systèmes il faut trouver la combinaison adéquate entre le matériaux d'insertion, le médiateur et ce, pour les deux compartiments de la batterie. En effet, il faut (entres autres défis) que le potentiel du médiateur soit en accord avec celui de la réaction d'insertion et il faut que le matériaux d'insertion soit parfaitement conçu pour optimiser ses interactions avec l'électrolyte. Dans ce projet (au-delà de la seule mission décrite dans cette offre), les paramètres d'une telle batterie seront optimisés à l'échelle laboratoire avant d'être testés en condition pilote sur une plateforme appropriée.

L'ANR NASTOR est collaborative et fait intervenir, en plus de l'ICGM, les partenaires suivants : le LRCS à Amiens pour les matériaux d'insertion, les médiateurs redox, et le prototypage, le LEPMI à Grenoble pour les membranes et le CERI-MP à Douai pour la formulation de polymères et de matrice pour immobiliser le matériaux d'insertion.

Work Package 2: La personne engagée sera en charge du « WP2 » de cette ANR et aura pour mission de sélectionner les meilleurs combinaisons RM/Electrode/IM.
Plus précisément le travail sera organisé comme suit :

– Identification des meilleurs médiateurs redox.

Cela consistera à trouver (basé sur la littérature mais aussi sur des expériences électrochimiques) les meilleurs médiateurs pour chacun des compartiments de la batterie. Les critères de sélection seront les potentiels redox, les solubilités et les stabilités des composés.

– Identification des meilleures électrodes de carbone.

Dans le projet NASTOR des feutres de carbone seront utilisés. Un certain nombre de feutres commerciaux seront étudiés et les sélections se feront sur des critères de propriétés électrochimiques. Dans un premier temps l'influence des structures (méso-micro) et des compositions de surfaces seront étudiées puis dans un second temps ces feutres seront modifiés pour optimiser encore un peu plus leurs performances en tant qu'électrodes de batterie.

– Etude fondamentale de l'insertion et de la désinsertion du sodium dans le compose hôte.

L'objectif sera d'évaluer les réactions entre les médiateurs sélectionnés et les matériaux d'insertion en utilisant des mesures électrochimiques avancées. Des cyclages permettront de déterminer la capacité, la réversibilité et la puissance des différentes batteries testées.

Activités

– Identification des meilleurs médiateurs redox.
Electrochimie (CV, RRDE)
Solubilité (Chimie des solutions, UV)
Stabilité (Spectroscopies UV ou IR, RMN, Electrochimie)

– Identification des meilleures électrodes de carbone.
Science des matériaux carbonés (traitement acides/thermiques)

– Etude fondamentale de l'insertion et de la désinsertion du sodium dans le compose hôte.
Electrochimie (CV, RRDE, Cyclage de batteries)

Compétences

Les personnes qui candidatent devront avoir obtenu une thèse de doctorat en science des matériaux ou en chimie sur un sujet relié au domaine de l'énergie. Des compétences en électrochimie seront très appréciées.

Contexte de travail

A l'ICGM, la personne recrutée sera encadrée par Steven Le Vot (MCF, responsable de la thématique RFB) et Frédéric Favier (DR CNRS, responsable du département D4).
L'ICGM est installé dans un bâtiment neuf qui possède tous les équipements nécessaires à la réussite du projet.
Comme il s'agit d'un projet collaborative (ANR NASTOR), des courts séjours dans d'autres laboratoires pourraient être envisagés. La personne recrutée sera amenée à se déplacer, en France et à l'étranger, pour diverses réunions et conférences au cours des 18 mois du contrat.

Contraintes et risques

Les risques liés à ce poste sont les risques classiques pour un travail de recherche lié au domaine de la chimie.

Contraintes : des déplacements en France et/ou à l'étranger sont à prévoir pour des périodes pouvant aller de 1 journée à 1 semaine environ.

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