Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Transport et piégeage de l'hydrogène dans les alliages austénitiques : couplage expériences et calculs numériques.
Contrat
Thèse
Description de l'offre
L'hydrogène moléculaire H2 est un vecteur d'énergie alternatif aux énergies fossiles traditionnelles, gaz ou pétrole. Il pourrait répondre aux défis énergétiques et environnementaux actuels, c'est-à-dire au besoin de stockage de l'énergie produite par des moyens intermittents comme l'éolien ou le photovoltaïque ou de l'excès d'énergie produite par la filière nucléaire, sans produire de gaz à effet de serre lors de son utilisation. Néanmoins, son stockage et son transport en toute sécurité est une des clefs de son utilisation. Les conteneurs ou les canalisations qui véhiculent l'hydrogène doivent être étanches et conserver leur intégrité dans le temps. Comprendre et prédire le comportement de l'hydrogène dans les alliages des conteneurs/canalisations et les dégradations mécaniques associées - comme la fragilisation - est dès lors crucial pour le développement de la filière hydrogène.
Si de nombreux travaux expérimentaux ont permis d'identifier la fissuration par hydrogène comme étant à l'origine des dégradations des alliages exposés à l'hydrogène, de larges zones d'ombre subsistent encore sur les mécanismes à l'œuvre du fait de difficultés expérimentales et de la grande variabilité des phénomènes observées. Par ailleurs, le transport et le piégeage de l'hydrogène préalable aux dégradations mécaniques sont mal connus et peu documentés à l'échelle nanométrique.
L'objectif de la thèse est d'explorer les mécanismes de transport / piégeage de l'hydrogène dans les alliages austénitiques, et de sa distribution en volume, en amont de la fissuration pour être capable de rendre compte et d'expliquer les observations expérimentales.
Pour atteindre cet objectif, le travail de thèse sera dédié à l'étude du nickel pur, système modèle des austénitiques. L'étude sera conduite en trois volets : (i) des mesures expérimentales de thermo-désorption seront réalisées sur des matériaux modèles ainsi que (ii) des simulations de dynamique moléculaire en potentiels empiriques à l'échelle atomique, puis (iii) les données obtenues alimenteront des modélisations de cinétique chimique couplée à la loi de Fick à l'échelle mésoscopique permettant d'assurer la transition d'échelle nanoscopique - mésoscopique.
Université / école doctorale
Sciences Chimiques: Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes (2MIB)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
Master 2 matériaux ou équivalent
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025
Personne à contacter par le candidat
MARTIN Frantz < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DRMP/S2CM/LECA
CEA de Saclay
DEN/ISAS/DRMP/S2CM/LECA
Bat. 458, p. 119
91191 Gif sur Yvette cedex
01 69 08 48 86
Tuteur / Responsable de thèse
CHARTIER Alain < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DRMP/S2CM
CEA-Saclay
DEN/DANS/DPC/SCCME/LM2T
bat 450Sud
P.C. 41
91191 Gif-Sur-Yvette
01 6908 3168
En savoir plus
https://www.researchgate.net/profile/Alain-Chartier
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Transport et piégeage de l'hydrogène dans les alliages austénitiques : couplage expériences et calculs numériques.
Contrat
Thèse
Description de l'offre
L'hydrogène moléculaire H2 est un vecteur d'énergie alternatif aux énergies fossiles traditionnelles, gaz ou pétrole. Il pourrait répondre aux défis énergétiques et environnementaux actuels, c'est-à-dire au besoin de stockage de l'énergie produite par des moyens intermittents comme l'éolien ou le photovoltaïque ou de l'excès d'énergie produite par la filière nucléaire, sans produire de gaz à effet de serre lors de son utilisation. Néanmoins, son stockage et son transport en toute sécurité est une des clefs de son utilisation. Les conteneurs ou les canalisations qui véhiculent l'hydrogène doivent être étanches et conserver leur intégrité dans le temps. Comprendre et prédire le comportement de l'hydrogène dans les alliages des conteneurs/canalisations et les dégradations mécaniques associées - comme la fragilisation - est dès lors crucial pour le développement de la filière hydrogène.
Si de nombreux travaux expérimentaux ont permis d'identifier la fissuration par hydrogène comme étant à l'origine des dégradations des alliages exposés à l'hydrogène, de larges zones d'ombre subsistent encore sur les mécanismes à l'œuvre du fait de difficultés expérimentales et de la grande variabilité des phénomènes observées. Par ailleurs, le transport et le piégeage de l'hydrogène préalable aux dégradations mécaniques sont mal connus et peu documentés à l'échelle nanométrique.
L'objectif de la thèse est d'explorer les mécanismes de transport / piégeage de l'hydrogène dans les alliages austénitiques, et de sa distribution en volume, en amont de la fissuration pour être capable de rendre compte et d'expliquer les observations expérimentales.
Pour atteindre cet objectif, le travail de thèse sera dédié à l'étude du nickel pur, système modèle des austénitiques. L'étude sera conduite en trois volets : (i) des mesures expérimentales de thermo-désorption seront réalisées sur des matériaux modèles ainsi que (ii) des simulations de dynamique moléculaire en potentiels empiriques à l'échelle atomique, puis (iii) les données obtenues alimenteront des modélisations de cinétique chimique couplée à la loi de Fick à l'échelle mésoscopique permettant d'assurer la transition d'échelle nanoscopique - mésoscopique.
Université / école doctorale
Sciences Chimiques: Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes (2MIB)
Paris-Saclay
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
Master 2 matériaux ou équivalent
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025
Personne à contacter par le candidat
MARTIN Frantz < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DRMP/S2CM/LECA
CEA de Saclay
DEN/ISAS/DRMP/S2CM/LECA
Bat. 458, p. 119
91191 Gif sur Yvette cedex
01 69 08 48 86
Tuteur / Responsable de thèse
CHARTIER Alain < email deleted for security reasons >
CEA
DES/DRMP/S2CM
CEA-Saclay
DEN/DANS/DPC/SCCME/LM2T
bat 450Sud
P.C. 41
91191 Gif-Sur-Yvette
01 6908 3168
En savoir plus
https://www.researchgate.net/profile/Alain-Chartier
