Caractérisation d’un plasma de méthane pour la production propre d’hydrogène (H/F)

Missions :
L’objectif de ce postdoc est de caractériser une décharge pulsée répétitive nanoseconde en CH4 à la fois pendant et après une impulsion électrique. Plus précisément, il est nécessaire de connaître la température et la composition chimique.
Activités :
Le postdoctorant effectuera
- des mesures de la composition en hydrocarbures à l’aide de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) multi-passage.
- des mesures de température et des concentrations d’autres espèces (par exemple H2). Ces mesures seront réalisées à l’aide de la diffusion Raman spontanée.

Si nécessaire, d’autres techniques telles que la spectroscopie d’émission optique (OES), la fluorescence induite par laser avec absorption à deux photons (TALIF) ou la spectroscopie d’absorption par laser (LAS) pourront également être envisagées.

Contexte de travail :
Le plan national énergie-climat de la France vise à réduire les émissions de gaz à effet de serre dans plusieurs secteurs. L’hydrogène est largement considéré comme une alternative propre prometteuse à la combustion conventionnelle d’énergies fossiles. Cependant, bien que la combustion de l’hydrogène ne produise pas de dioxyde de carbone, de nombreux défis se dressent sur la voie d’une production d’hydrogène propre à grande échelle. Aujourd’hui, plus de 90% de l’hydrogène est produit par reformage du méthane à la vapeur, ce qui émet environ 11 tons de CO2 par tonne d’hydrogène produite. La principale alternative propre – l’électrolyse de l’eau – nécessite une entrée électrique élevée d’au moins 40 kWh/kg H2. Une autre alternative est la plasmalyse du méthane, dans laquelle le méthane est transformé en H2 et en carbone solide C(s) non oxydé. Le carbone solide peut être facilement séparé de l’hydrogène gazeux. La pyrolyse du méthane n’émet pas de dioxyde de carbone et, en théorie, ne nécessite que 5 kWh/kg H2. La startup Spark Cleantech a développé une approche novatrice pour produire des plasmas de méthane non thermiques à pression atmosphérique en utilisant des décharges nanosecondes répétitives pulsées (NRP). Ces décharges accélèrent la conversion chimique en H2 et C(s) à des températures réduites ( inférieur à 1200 C). Cependant, la cinétique des décharges NRP de méthane dans ces conditions n’est pas bien comprise. L’objectif du projet ANR CH4Kin est de produire un modèle capable de décrire cette cinétique, qui a été validé par des mesures.