Missions

Les travaux proposés concernent le développement de procédés thermochimiques appliqués au stockage de l’énergie solaire à haute température en utilisant des cycles réversibles de la forme AB(s,l) + chaleur ⇔ A(s,l) + B(g). L’avantage de ce mode de stockage sous forme thermochimique est la capacité de stockage élevée, le stockage à long terme à température ambiante sous forme de solides stables, etc…

Les travaux consisteront tout d’abord à sélectionner et comparer les systèmes réactifs les plus prometteurs. Une revue bibliographique sera effectuée. Par la suite, l’étude visera à caractériser les réactions chimiques et les matériaux à haute température (thermodynamique, cinétique des réactions de stockage/déstockage,…). Des expériences utilisant des fours solaires à haute température et des systèmes de chauffage plus classiques pourront être effectuées. D’autre part, l’objectif sera de synthétiser de nouveaux matériaux réactifs de type oxydes et d’étudier leur stabilité thermique sur plusieurs cycles thermochimiques. Des matériaux composites pourront être synthétisés par voie humide (coprécipitation, voie sol gel,…) ou par voie solide avec pour objectif la caractérisation complète des réactions par des études thermodynamiques et expérimentales (réactivité des systèmes chimiques et développement de modèles cinétiques de réactions solide/gaz). Les matériaux synthétisés seront caractérisés à l'aide de différentes méthodes de caractérisation physico-chimiques (DRX, BET, MEB/EDX, ATG/DSC…).

Par la suite, le système thermochimique sélectionné sera mis en œuvre dans un nouveau réacteur solaire à développer. Ce réacteur sera étudié expérimentalement afin d’évaluer ses performances (rendements, composition des produits). Les produits obtenus seront analysés par différentes techniques de caractérisation des matériaux afin de déterminer leur composition et morphologie. Des campagnes expérimentales seront donc menées afin de déterminer les performances du réacteur.
Cette étude sera associée à une modélisation/simulation CFD (Ansys Fluent) (transferts de chaleur/matière couplés à la réaction chimique). Le modèle CFD permettra notamment de déterminer les profils de température et de vitesse dans l'écoulement.
Enfin, l’intégration de ces systèmes de stockage thermochimique dans des procédés solaires à grande échelle (centrales à tour) pourra être examinée par une approche de génie des procédés (conception flowsheet et bilans matière/énergie). Des analyses technico-économiques pourront être envisagées.

Activités

Les activités seront menées à la fois au niveau expérimental et simulation/modélisation :
- Revue bibliographique sur le stockage thermochimique, sélection de systèmes prometteurs à étudier,
- Synthèses chimiques et caractérisations physico-chimiques des matériaux,
- Etude des propriétés thermochimiques (cinétiques chimiques, stabilité au cyclage, etc.),
- Etudes expérimentales en réacteur solaire au foyer d'un concentrateur à Odeillo,
- Détermination des performances, bilans matière et énergie, caractérisation des produits obtenus,
- Etude procédé : Modélisation, conception, intégration, et analyse globale du procédé à grande échelle,
- Traitement des données, exploitation et analyse détaillée des résultats, rédaction.

Compétences

Le candidat (H/F) (niveau Ingénieur ou docteur) doit avoir une formation dans plusieurs des domaines suivants :
- chimie du solide (cristallochimie, chimie analytique, chimie physique),
- science des matériaux (synthèse et caractérisation physico-chimique),
- génie des procédés (thermodynamique et cinétique chimique, bilan matière/énergie, phénomènes de transfert, modélisation CFD, thermochimie, réacteurs chimiques,…).
Le candidat (H/F) aura également pour mission de présenter les résultats du projet en anglais sous forme de présentations orales, publications scientifiques et rapports. Il ou Elle devra donc posséder des aptitudes pour la rédaction d'articles en anglais ainsi que pour effectuer des communications dans des conférences. Une bonne maîtrise de l'anglais scientifique (écrit et oral) est donc indispensable.

Contexte de travail

Le poste est basé au laboratoire PROMES Odeillo (Four solaire du CNRS) localisé dans les Pyrénées Orientales à 1600 m d'altitude, à 100 km de Perpignan, 20 km de l'Espagne et 40 km d'Andorre. PROMES est une Unité Propre du CNRS (UPR 8521) rattachée à l'Institut CNRS Ingénierie, conventionnée avec l'université de Perpignan via Domitia (UPVD). PROMES rassemble ~150 personnes du CNRS et de l’UPVD autour d’un sujet fédérateur, l’énergie solaire et sa valorisation. L’une des missions originales de PROMES est de développer des recherches avec les installations solaires à concentration du CNRS à Font Romeu (Fours solaires en particulier) et du Conseil Général des Pyrénées Orientales à Targasonne (Tour solaire de Thémis).
Les travaux seront effectués dans l'équipe Carburants Solaires à Odeillo Font-Romeu qui développe notamment des activités sur la production de nouveaux vecteurs énergétiques et de matériaux par des procédés thermochimiques.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.