Offre de thèse: chauffage inductif de réacteurs catalytiques structurés (H/F)

Sujet de thèse :
Contexte.
Dans le cadre du projet ANR DISC (ANR-25-CE51-5071), nous nous proposons d’étudier de façon approfondie la combinaison entre le chauffage sélectif par radiofréquences (induction magnétique) et des objets catalytiques structurés. Ce projet s’inscrit dans un contexte de recherche de sobriété énergétique, d’électrification et d’intensification des procédés réactifs les plus énergivores qui impliquent bien souvent des réactions catalytiques endothermiques et des températures élevées. L’emploi d’un chauffage sélectif (localisé), rapide et in situ du milieu réactionnel peut permettre d’accroitre significativement l’efficacité énergétique et l’opérabilité de tels procédés (gestion des intermittences).

L’objet catalytique structuré constituant le garnissage d’un réacteur à lit fixe sera le centre de l’étude. En effet, ce matériau peut être vu comme un composite multi-échelle fait de 3 composants : un objet macroscopique structuré à l’échelle millimétrique (SO) ; un revêtement de support mésoporeux d’épaisseur micrométrique (MS) ; et une phase active dispersées au sein de la porosité de ce dernier et de taille caractéristique nanométrique (AP). En combinant avantageusement des matériaux sensibles et d’autres transparents aux radiofréquences, la thèse se propose d’étudier et d’optimiser le chauffage inductif de ces lits structurés composites (SO/MS/AP) pour l’intensification d’une réaction catalytique endothermique exigeante et modèle : la déshydrogénation d’un composé organique stockeur d’hydrogène (Liquid Organic hydrogen carrier LOHC en anglais). Cette application permet à la fois d’illustrer un processus endothermique exigeant et peut contribuer à l’émergence de l’emploi du vecteur énergétique décarboné H2, potentiellement produit à partir d’électricité renouvelable.

Objectifs de la thèse :
Les objectifs de ce travail de thèse viseront à : i) préparer et caractériser des objets structurés revêtus à partir des formulations catalytiques des partenaires du projet (LPCNO, LCC) ; ii) mettre en œuvre et étudier la réponse de ces objets structurés dans un réacteur chauffé par radiofréquence adapté à l’application choisie ; iii) comprendre et optimiser les mécanismes de transfert de chaleurs mis en action afin d’optimiser l’efficacité énergétique du procédé et la stabilité des objets catalytiques, notamment par l’emploi de stratégie de chauffage dynamique ; iv) enfin, contribuer au développement de modèles numériques de réacteurs et aborder la question de l’extrapolation de la combinaison catalyseur structuré chauffage inductif.

Compétences requises et profil idéal. Ce travail de thèse présentera un gros travail expérimental avec de la préparation d’objets catalytiques (expertise présente au laboratoire), leur caractérisation, et leur mise en œuvre dans un banc expérimental. Le (ou la) candidat(e) présentera de solides connaissances dans le domaine de la catalyse et ou du génie
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