Description

L’induction magnétique offre la possibilité de chauffer directement un matériau catalytique répondant à un champ magnétique de manière localisée, rapide et économe en énergie, sans chauffer l’ensemble du réacteur. Le chauffage et le refroidissement rapides des systèmes catalytiques activés magnétiquement sont particulièrement adaptés à l’intermittence des énergies renouvelables, offrant des perspectives prometteuses pour l’intensification des procédés.
Dans le contexte de la réduction des émissions de CO₂, l’H₂ jouera un rôle croissant en tant que vecteur énergétique. L’amélioration de la capacité et de la cinétique de stockage de l’hydrogène, tout en réduisant la consommation d’énergie, constitue un défi majeur pour les technologies de stockage de l’hydrogène. Les systèmes de transporteurs liquides organiques d’hydrogène (LOHC) reposent sur des couples de composés organiques pauvres et riches en hydrogène, capables de stocker et de libérer l’hydrogène par des cycles catalytiques réversibles d’hydrogénation et de déshydrogénation.

Le système LOHC méthylcyclohexane (MCH)/toluène (TOL) présente plusieurs défis qui doivent être relevés afin de permettre un stockage chimique efficace de l’hydrogène à l’aide de molécules organiques liquides. Dans le cadre du projet DISC financé par l’ANR, la déshydrogénation du MCH en TOL et H₂ a été choisie comme réaction modèle catalytique endothermique exigeante. Dans ce contexte, le LPCNO et le LCC visent à concevoir des catalyseurs efficaces de déshydrogénation activés par induction magnétique pour cette réaction modèle. Le lit catalytique sera constitué de trois composants :
une phase active catalytique (AP),
un support mésoporeux (MS), qui héberge la phase active finement dispersée au sein de sa structure poreuse,
et un objet structuré (SO), sur lequel le composite AP/MS est déposé sous forme de washcoat.

Le chauffage inductif nécessite qu’au moins l’un de ces trois composants soit sensible à un champ magnétique alternatif. En sélectionnant des matériaux AP, MS et SO soit transparents au champ magnétique, soit activables magnétiquement, il devient possible de les combiner pour obtenir une large gamme de configurations de lits catalytiques.
Dans le cadre du projet DISC, le doctorant préparera et caractérisera des lits catalytiques contrôlés en utilisant différentes combinaisons AP/MS/SO présentant des réponses variées à un champ magnétique alternatif. L’objectif est d’étudier leur influence sur les performances catalytiques globales sous chauffage inductif et d’optimiser les stratégies de chauffage inductif à l’aide de lits catalytiques structurés.

Ce travail de thèse s’inscrit dans un projet collaboratif financé par l’ANR impliquant le LPCNO (Toulouse), le LCC (Toulouse) et le CP2M (Lyon). Le projet associe également un autre doctorant (génie chimique) ainsi que plusieurs étudiants de Master. Le doctorant recruté mènera ses recherches au sein du LPCNO et du LCC.

Compétences requises

Le/la candidat(e) idéal(e) doit avoir une solide formation en chimie inorganique et/ou en science des matériaux, ainsi qu’une expérience en catalyse hétérogène. Les chimistes ainsi que les ingénieur(e)s chimistes sont les bienvenu(e)s à postuler.

Bibliographie

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Mots clés

catalyse, induction magnétique