Description

La problématique de la surconsommation des combustibles fossiles a suscité un intérêt considérable au sein de la communauté scientifique au cours de la dernière décennie. Outre les effets néfastes que cela pourrait avoir sur l'environnement et l'augmentation constante de la demande énergétique dans le monde, des sources et vecteurs énergétiques alternatifs se présentent comme une solution pour relever ce défi. L'hydrogène est l'un des vecteurs énergétiques les plus prometteurs du futur. Il est produit principalement à partir de la conversion de combustibles fossiles, en particulier du gaz naturel, ou par décomposition de l'eau par électrolyse. Il est communément connu que la plus grande quantité d'hydrogène produite au monde est obtenue par craquage de méthane mélangé à de la vapeur d'eau dans certaines conditions de pression et de température ; cette réaction est appelée reformage du méthane à la vapeur (SMR). Cependant, comme cette réaction est endothermique, une quantité de chaleur est nécessaire pour que le SMR se produise. Ainsi, l'optimisation de la production d'hydrogène repose principalement sur la gestion de l'énergie thermique.
L'objectif de ce sujet consiste principalement en une analyse numérique sur l'efficacité des moyens de production d'hydrogène, tels que le reformeur de méthane à la vapeur. La modélisation est basée sur la plateforme OpenFOAM pour le développement de solveurs numériques personnalisés. Pour ce faire, le candidat doit mener une approche 3D du transport réactif sur un réacteur catalytique. Le domaine de calcul est composé de canaux catalytiques, où le réacteur SMR est placé dans un four à température constante. La réaction catalytique impliquée est la réaction SMR. Les calculs existants doivent refléter plus précisément les conditions opérationnelles en vigueur. Les résultats seront comparés à un travail expérimental pour l'étape de validation. Enfin, une comparaison du nouveau réacteur avec un reformeur à vapeur conventionnel sera effectuée pour évaluer les moyens d'améliorer l'efficacité globale. Les résultats obtenus sont d'une importance pratique pour la conception de réacteurs SMR. Le candidat doit être capable de travailler en autonomie et avoir une vision créative pour trouver une bonne application pour le code développé sur la base d'une étude bibliographique. Il/Elle doit avoir un minimum de prérequis dans le domaine de l'ingénierie des procédés, de la thermique, de la mécanique des fluides et de la chimie. Une formation sur l'utilisation de la boîte à outils OpenFOAM sera dispensée au début de la thèse de doctorat.

Compétences requises

: Bonne formation scientifique et technologique et compétences relationnelles avérées telles que l'autonomie, la rigueur, l'ouverture d'esprit, la méthodologie, la flexibilité, la capacité de travail, la sociabilité, l'esprit d'analyse et de synthèse. Elle/Il devra être capable de travailler de manière autonome en tenant compte des suggestions de l'équipe dans laquelle elle/il sera intégré. Des connaissances spécifiques liées à la mécanique des fluides, à la CFD, à la combustion et au feu sont attendues.

Mots clés

OpenFOAM CFD (Computational Fluid Dynamics) Modélisation de réacteurs catalytiques Reformage du méthane à la vapeur (SMR) Production d'hydrogène Transport réactif