PhD Position (H/F): Recycling and Regeneration of Catalysts for Alkaline Water Electrolysers in Non-Con

Sujet de thèse :
La transition énergétique nécessite le développement de systèmes efficaces et décarbonés de stockage et de conversion de l’énergie. Dans ce contexte, le dihydrogène (H2) constitue un vecteur énergétique particulièrement prometteur. Idéalement, il est produit par électrolyse de l’eau à partir de sources d’énergie renouvelables intermittentes, puis utilisé dans une pile à combustible pour produire de l’électricité.
À ce jour, les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEMWE) et les électrolyseurs alcalins (AWE) représentent les technologies les plus matures et les plus performantes pour la production d’hydrogène. Cependant, ces dispositifs reposent sur l’utilisation de métaux de transition tels que le nickel, le cobalt ou le fer, considérés comme des matières premières critiques par l’Union européenne. Dans ce contexte, le développement de stratégies de recyclage efficaces constitue un enjeu majeur, notamment au regard des objectifs européens visant à accroître la part de matériaux recyclés dans les technologies énergétiques.
Le projet RECAT-H2 a pour objectif de développer des procédés innovants et respectueux de l’environnement permettant la récupération et la réutilisation du nickel, du cobalt et du fer contenus dans les électrodes d’électrolyseurs alcalins. Les travaux porteront plus particulièrement sur la régénération de revêtements catalytiques déposés sur des grilles de nickel ou d’acier inoxydable, qu’il s’agisse de dépôts poreux ou d’alliages électrodéposés.
Une étape clé du procédé de recyclage consistera à dissoudre les matériaux en fin de vie puis à les reconstituer sous forme de nouveaux revêtements présentant des propriétés physiques, chimiques et électrocatalytiques comparables à celles des matériaux d’origine. Cette approche sera développée dans des solvants non conventionnels, tels que les liquides ioniques (LI) et les solvants eutectiques profonds (Deep Eutectic Solvents, DES).
Les développements récents dans le domaine des électrolyseurs alcalins reposent notamment sur des revêtements à base d’alliages innovants de nickel (Ni-Co, Ni-Fe, Ni-Cu) ou sur des structures poreuses élaborées par la technique dite ‘Dynamic Hydrogen Bubble Template’ (DHBT). Le principal défi du projet résidera dans la maîtrise des paramètres permettant de reconstituer ces revêtements directement à partir du milieu ayant servi à leur dissolution. Une question scientifique importante sera notamment d’évaluer la possibilité de mettre en œuvre une approche de type DHBT dans des solvants ioniques ou eutectiques.
Un autre verrou scientifique concernera le contrôle de la composition chimique des revêtements régénérés, en particulier dans le cas des alliages multicomposants. À cette fin, des études de dissolution chimique et électrochimique seront réalisées dans différentes familles de liquides ioniques et de solvants eutectiques profonds. Les rendements d’extraction seront déterminés p
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