En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez le dépôt de cookies dans votre navigateur. (En savoir plus)

Doctorant.e(H/F) - L'hydrogène dans les mésopores anisotropes d'argiles : propriétés structurales, thermodynamiques et dynamiques

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

Date Limite Candidature : lundi 24 mai 2021

Assurez-vous que votre profil candidat soit correctement renseigné avant de postuler. Les informations de votre profil complètent celles associées à chaque candidature. Afin d’augmenter votre visibilité sur notre Portail Emploi et ainsi permettre aux recruteurs de consulter votre profil candidat, vous avez la possibilité de déposer votre CV dans notre CVThèque en un clic !

Faites connaître cette offre !

Informations générales

Référence : UMR8502-PASLAU-002
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : lundi 12 avril 2021
Nom du responsable scientifique : Pascale LAUNOIS
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

L'hydrogène est le carburant sans carbone par excellence car sa combustion, ou son utilisation dans les piles à combustible, n'émet que de l'eau. La découverte récente de teneurs élevées en hydrogène dans des roches riches en argile [1] montre le potentiel des argiles pour le stockage de l'hydrogène. Envisager des matériaux écologiques et peu coûteux, tels que les argiles, pour le stockage de l'hydrogène à température ambiante et à pression modérée pourrait constituer une perspective intéressante.

Nous proposons de tirer parti des propriétés originales de l'hydrogène lorsqu'il est confiné dans de petits pores. Récemment, une transition d'une phase basse température de faible densité vers une phase haute température de densité plus élevée a été mise en évidence dans le carbone graphitique de Saran, sous une pression modérée [2]. La phase de haute densité est caractérisée par une grande proportion d'ortho-H2 (avec un spin moléculaire total S = 1) qui adopte une orientation collective à l'intérieur de pores sub-nanométriques. La densité de la phase H2 stabilisée par l'interaction avec l'adsorbant atteint une valeur supérieure à celle de l'état liquide, une limite que l'on pensait infranchissable [3]. Il est maintenant important de rechercher de nouveaux matériaux visant à stabiliser ce type de phase. Une possibilité est de modifier les interactions H2-adsorbant, en choisissant des argiles dont la taille des pores est ajustable.

L'anisotropie et la porosité des matériaux argileux sont principalement déterminées par l'anisotropie des particules d'argile elles-mêmes [4]. Une gamme sans précédent de rapports d'aspect (rapport R entre la hauteur H et le diamètre D de la particule d'argile), de 0,1 à 100, sera étudiée.

Un ensemble complet de méthodes expérimentales (diffusion des rayons X, diffusion des neutrons aux petits angles, diffusion quasi-élastique et inélastique des neutrons et mesures d'adsorption) sera utilisé, couplé à des simulations de dynamique moléculaire. Les résultats attendus sont la détermination des réseaux de particules et de pores et des quantités d'hydrogène adsorbé, la compréhension du mécanisme de rétention, des propriétés thermodynamiques en jeu et l'analyse des processus de diffusion de l'H2 au niveau moléculaire.

La thèse est une thèse de recherche fondamentale en lien avec la problématique de l'énergie. Le (la) doctorant(e) doit avoir une solide formation en physique et être fortement intéressé par les approches expérimentales et numériques.

[1] L. Truche et al., Earth Planet. Sci. Lett. 66, 315 (2018)
[2] R.J. Olsen et al., ACS Nano 11, 11617 (2017)
[3] V. Ting et al. ACS Nano 9(8) 8249 (2015)
[4] T. Dabat et al., Nature Comm. 10, 5456 (2019)
[5] E. Paineau and P. Launois, Nanomaterials From Imogolite: Structure, Properties, and Functional Materials. In Nanomaterials from Clay Minerals; Elsevier, 2019; pp 257–284

Contexte de travail

La thèse sera dirigée par Pascale Launois (Laboratoire de Physique des Solides (LPS), Orsay, France) et codirigée par Laurent Truche (ISTerre, Grenoble, France) et Stéphane Rols (Institut Laue-Langevin, Grenoble). Le (la) doctorant(e) sera basé(e) au LPS, Orsay et il/elle devra effectuer des missions à ISTerre et ILL à Grenoble.

Contraintes et risques

Radioprotection (expériences de diffusion des rayons X et des neutrons)

Informations complémentaires

Thèse financée par l'Agence Nationale de la Recherche

On en parle sur Twitter !