Description du sujet de thèse
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Elaboration et évaluation de la durabilité de membranes multicouches permsélectives à l'eau, applicables à la conversion du CO2 en électro-carburants
Contrat
Thèse
Description de l'offre
L'hydrogénation catalytique du CO2 en carburants est envisagée pour décarboner certains modes de transport difficilement électrifiables. Cependant, certaines des réactions de synthèse envisagées sont thermodynamiquement équilibrées (rendements de conversion du CO2 limités) et une dégradation du catalyseur par l'eau produite par la réaction est observée. L'utilisation de réacteurs membranaires, permettant la séparation de l'eau, est envisagée. Pour cela, le développement de membranes permsélectives à l'eau, sans défauts et résistantes aux conditions de synthèse, est nécessaire. Des études antérieures ont ciblé l'utilisation de membranes zéolithes (LTA et SOD) pour cette application. Cependant la présence de défauts réduit leur sélectivité, et leurs performances se dégradent en fonctionnement. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier le colmatage des défauts des membranes et le dépôt de couches protectrices à leur surface pour améliorer leurs performances et leur durabilité. Pour cela, le dépôt de couches zéolithes permsélectives sera tout d'abord réalisé par voie hydrothermale sur des supports poreux adaptés. Le colmatage des défauts par imprégnation/conversion de précurseurs de silice en milieu CO2 supercritique sera ensuite étudié. Enfin, différentes couches protectrices (zéolithe, oxyde céramique...) seront déposées sur les membranes (voies sol-gel, CO2 supercritique, hydrothermale). Les dépôts seront caractérisés (DRX, MEB, porosimétrie, elipsométrie...) afin de s'assurer de la nature chimique du dépôt, de son épaisseur/homogénéité et de sa porosité. Les performances en perméation de gaz seront évaluées aux différentes étapes d'élaboration et la durabilité des membranes sera étudiée en présence de vapeur d'eau à différentes températures.
Le/la candidat(e) évoluera au sein du Laboratoire des Procédés Supercritiques et Décontamination (Marcoule), et bénéficiera de l'expertise du laboratoire dans les membranes céramiques. L'étudiant(e) interagira avec les techniciens, ingénieurs, doctorants et post-doctorants du laboratoire et échangera avec les collaborateurs du Laboratoire des Réacteurs et des Procédés (Grenoble). Le/la doctorant(e) sera impliqué(e) dans les différentes étapes du projet, la publication des résultats et la présentation de ses travaux dans des conférences. Il/Elle développera de solides connaissances dans les domaines de l'environnement et de l'énergie, ainsi qu'en gestion de projet.
Université / école doctorale
Sciences Chimiques Balard (EDSCB)
Montpellier
Localisation du sujet de thèse
Site
Marcoule
Critères candidat
Formation recommandée
Master 2 ou Ingénieur en chimie des matériaux
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
DUCHATEAU Maxime < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DMRC//LPSD
Laboratoire des Procédés Supercritiques et de Décontamination, Bâtiment 51
CEA Marcoule
30207 Bagnols-sur-Cèze Cedex
0466796902
Tuteur / Responsable de thèse
Hertz Audrey < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DMRC/STDC/LPSD
Centre de Marcoule
BP17171
30207 Bagnols sur Cèze Cedex
04 66 39 79 27
En savoir plus
Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Elaboration et évaluation de la durabilité de membranes multicouches permsélectives à l'eau, applicables à la conversion du CO2 en électro-carburants
Contrat
Thèse
Description de l'offre
L'hydrogénation catalytique du CO2 en carburants est envisagée pour décarboner certains modes de transport difficilement électrifiables. Cependant, certaines des réactions de synthèse envisagées sont thermodynamiquement équilibrées (rendements de conversion du CO2 limités) et une dégradation du catalyseur par l'eau produite par la réaction est observée. L'utilisation de réacteurs membranaires, permettant la séparation de l'eau, est envisagée. Pour cela, le développement de membranes permsélectives à l'eau, sans défauts et résistantes aux conditions de synthèse, est nécessaire. Des études antérieures ont ciblé l'utilisation de membranes zéolithes (LTA et SOD) pour cette application. Cependant la présence de défauts réduit leur sélectivité, et leurs performances se dégradent en fonctionnement. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier le colmatage des défauts des membranes et le dépôt de couches protectrices à leur surface pour améliorer leurs performances et leur durabilité. Pour cela, le dépôt de couches zéolithes permsélectives sera tout d'abord réalisé par voie hydrothermale sur des supports poreux adaptés. Le colmatage des défauts par imprégnation/conversion de précurseurs de silice en milieu CO2 supercritique sera ensuite étudié. Enfin, différentes couches protectrices (zéolithe, oxyde céramique...) seront déposées sur les membranes (voies sol-gel, CO2 supercritique, hydrothermale). Les dépôts seront caractérisés (DRX, MEB, porosimétrie, elipsométrie...) afin de s'assurer de la nature chimique du dépôt, de son épaisseur/homogénéité et de sa porosité. Les performances en perméation de gaz seront évaluées aux différentes étapes d'élaboration et la durabilité des membranes sera étudiée en présence de vapeur d'eau à différentes températures.
Le/la candidat(e) évoluera au sein du Laboratoire des Procédés Supercritiques et Décontamination (Marcoule), et bénéficiera de l'expertise du laboratoire dans les membranes céramiques. L'étudiant(e) interagira avec les techniciens, ingénieurs, doctorants et post-doctorants du laboratoire et échangera avec les collaborateurs du Laboratoire des Réacteurs et des Procédés (Grenoble). Le/la doctorant(e) sera impliqué(e) dans les différentes étapes du projet, la publication des résultats et la présentation de ses travaux dans des conférences. Il/Elle développera de solides connaissances dans les domaines de l'environnement et de l'énergie, ainsi qu'en gestion de projet.
Université / école doctorale
Sciences Chimiques Balard (EDSCB)
Montpellier
Localisation du sujet de thèse
Site
Marcoule
Critères candidat
Formation recommandée
Master 2 ou Ingénieur en chimie des matériaux
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
DUCHATEAU Maxime < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DMRC//LPSD
Laboratoire des Procédés Supercritiques et de Décontamination, Bâtiment 51
CEA Marcoule
30207 Bagnols-sur-Cèze Cedex
0466796902
Tuteur / Responsable de thèse
Hertz Audrey < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DMRC/STDC/LPSD
Centre de Marcoule
BP17171
30207 Bagnols sur Cèze Cedex
04 66 39 79 27
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