Description du sujet de thèse

Développement de voies de recyclage efficaces pour les électrocatalyseurs d’électrolyseurs de l’eau à membrane échangeuse de protons.
La transition énergétique nécessite de développer des systèmes de stockage et de conversion de l’énergie efficaces et décarbonés. Dans ce contexte, le dihydrogène (H2) est un vecteur énergétique prometteur. Idéalement, il devrait être produit par électrolyse de l’eau en utilisant des sources d’énergie renouvelable intermittentes puis utilisé au sein d’une pile à combustible pour produire de l’électricité. A ce jour, les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEMWE) sont les technologies les plus efficaces et les plus matures pour le stockage et la conversion de l’hydrogène. Les PEMWE nécessitent des métaux nobles (Pt, IrOx) pour l’électrocatalyse posant un défi en termes de ressource. Un recyclage efficace est donc essentiel au déploiement de cette technologies.
Le projet RECAT-H2 du PEPR Recyclage vise à développer des procédés écologiques pour récupérer le Pt et Ir des PEMWE en boucle fermée. Des méthodes de lixiviation hydrométallurgiques, électrochimiques seront étudiées. Des milieux non conventionnels du type eutectiques profonds pourront également être envisagés. Ce projet de thèse intègre la refabrication d’électrocatalyseurs aux performances équivalentes à l’état de l’art, nécessitant une compréhension fine des mécanismes physico-chimiques en jeu.

Contexte de travail

Ce projet de thèse mobilisera deux partenaires, le LEPMI à Grenoble, laboratoire principal de la thèse et le CEA LITEN à Grenoble. Au LEPMI, l’étude visera à explorer les conditions chimiques et électrochimiques de lixiviation des nanoparticules de Pt et de IrOx issues des cœurs d’électrolyseurs vieillis via l’utilisation de méthodes in situ et operando couplées à l’électrochimie notamment. La refabrication d’électrocatalyseurs sera guidée par la minimisation de l’empreinte environnementale à la lumière de l’analyse du cycle de vie (ACV).
Des séjours au CEA LITEN contribueront à la sélection d’un processus d’extraction efficace de l’IrOx via son expertise sur les solvants non conventionnels (DES) et soutiendra la mise à l’échelle du procédé de refabrication des cœurs de PEMWE, qui seront testés en monocellule pour validation.


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.