(H/F) Doctorant en modélisation moléculaire pour la production d'hydrogène par électrodes de carbone polarisées

Description du Poste

Sujet De Thèse

Le projet HYDROUS ambitionne d’optimiser la production d’hydrogène via l’électrocatalyse en développant des modèles moléculaires innovants pour comprendre les mécanismes fondamentaux de la dissociation de l’eau dans les électrodes poreuses en carbone. En particulier, nous chercherons à coupler des approches permettant d'appliquer une polarisation et des approches d'optimisation de l'échantillonage de l'espace des configurations.

Face à l’urgence de réduire les émissions de CO₂ et de remplacer les procédés industriels polluants (vaporeformage, etc.), l’électrolyse de l’eau, bien qu’efficace, reste énergivore et nécessite une tension minimale de 1,4 V en milieu alcalin à température ambiante. En France, seulement 0,1 % de l’hydrogène produit provient de l’électrolyse, tandis que des initiatives américaines visent à abaisser son coût à 1 $/kg d’ici 2031. Le projet propose de lever les verrous scientifiques en étudiant, via des simulations moléculaires (champs de force réactifs comme ReaxFF et potentiels d’apprentissage automatique), le rôle clé de l’ancrage des ions et de la porosité dans les électrodes en carbone. Trois axes structurent la recherche :

(1) la création de modèles simplifiés de pores carbonés aux propriétés contrôlées pour analyser l’adsorption ionique et la dissociation de l’eau,

(2) l’étude de la dynamique des ions (K⁺, Na⁺, Li⁺, Cs⁺) et de la mécanique des pores sous l’effet de la tension et du pH, et

(3) la simulation directe de la dissociation de l’eau, avec calcul des barrières énergétiques et de l’énergie libre de Gibbs pour identifier les chemins réactionnels les plus favorables. Ces avancées, confrontées à des données expérimentales obtenues en collaboration avec des partenaires expérimentaux permettront de proposer des électrodes optimisées pour une production d’hydrogène plus efficace et durable. Le projet s’inscrit dans une démarche interdisciplinaire alliant chimie, physique et science des matériaux.

Votre Environnement de Travail

La personne recrutée integrera l'axe Milieux Divisés du Laboratoire de Mécanique et Génie Civil à Montpellier. Il s'agit d'un groupe travaillant à diverses échelles (de l'échelle nanométrique à l'échelle macro) et de façon théorique et expérimentale. Nous étudions principalement les matériaux granulaires, les ciments, etc. Le travail de thèse sera encadré par Romain Dupuis avec un suivi hebdomadaire et des réunions d'axe pour présenter les travaux réalisés.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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