Ingénieur de Recherche (H/F) Stockage thermochimique de l’énergie solaire

Missions :
Les travaux proposés concernent le développement de procédés thermochimiques appliqués au stockage de l’énergie solaire à haute température en utilisant des cycles réversibles de la forme AB(s,l) + chaleur ⇔ A(s,l) + B(g). L’avantage de ce mode de stockage sous forme thermochimique est la capacité de stockage élevée, le stockage à long terme à température ambiante sous forme de solides stables, etc…

Les travaux consisteront tout d’abord à sélectionner et comparer les systèmes réactifs les plus prometteurs. Une revue bibliographique sera effectuée. Par la suite, l’étude visera à caractériser les réactions chimiques et les matériaux à haute température (thermodynamique, cinétique des réactions de stockage/déstockage,…). Des expériences utilisant des fours solaires à haute température et des systèmes de chauffage plus classiques pourront être effectuées. D’autre part, l’objectif sera de synthétiser de nouveaux matériaux réactifs de type oxydes et d’étudier leur stabilité thermique sur plusieurs cycles thermochimiques. Des matériaux composites pourront être synthétisés par voie humide (coprécipitation, voie sol gel,…) ou par voie solide avec pour objectif la caractérisation complète des réactions par des études thermodynamiques et expérimentales (réactivité des systèmes chimiques et développement de modèles cinétiques de réactions solide/gaz). Les matériaux synthétisés seront caractérisés à l'aide de différentes méthodes de caractérisation physico-chimiques (DRX, BET, MEB/EDX, ATG/DSC…).

Par la suite, le système thermochimique sélectionné sera mis en œuvre dans un nouveau réacteur solaire à développer. Ce réacteur sera étudié expérimentalement afin d’évaluer ses performances (rendements, composition des produits). Les produits obtenus seront analysés par différentes techniques de caractérisation des matériaux afin de déterminer leur composition et morphologie. Des campagnes expérimentales seront donc menées afin de déterminer les performances du réacteur.
Cette étude sera associée à une modélisation/simulation CFD (Ansys Fluent) (transferts de chaleur/matière couplés à la réaction chimique). Le modèle CFD permettra notamment de déterminer les profils de température et de vitesse dans l'écoulement.
Enfin, l’intégration de ces systèmes de stockage thermochimique dans des procédés solaires à grande échelle (centrales à tour) pourra être examinée par une approche de génie des procédés (conception flowsheet et bilans matière/énergie). Des analyses technico-économiques pourront être envisagées.


Activités :
Les activités seront menées à la fois au niveau expérimental et simulation/modélisation :
- Revue bibliographique sur le stockage thermochimique, sélection de systèmes prometteurs à étudier,
- Synthèses chimiques et caractérisations physico-chimiques des matériaux,
- Etude des propriétés thermochimiques (cinétiques chimiques, stabilité au cyclage, etc.),
- Etudes expérimentales en réact
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