Etude de la production d'hydrogène par radiolyse de l'eau dans des milieux poreux modèles

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

La Direction Sciences de la Terre et Technologies de l’Environnement met en œuvre ses moyens expérimentaux et numériques afin de caractériser, comprendre et modéliser le sol et le sous-sol.

Etude de la production d’hydrogène par radiolyse de l’eau dans des milieux poreux modèles

La géologie de l’hydrogène et le stockage souterrain reposent sur une bonne compréhension de la production et du transport d’H2 dans les milieux poreux. Parmi les mécanismes possibles, la radiolyse de l’eau – sous l’effet d’un rayonnement ionisant – peut générer de l’hydrogène en présence d’eau et de minéraux.

IFPEN utilise la microtomographie X pour suivre in situ les écoulements et la réactivité dans des échantillons et micromodèles. Le faisceau X (150 keV) peut cependant modifier la chimie locale (formation de H2, espèces radiolytiques).

Le stage, en collaboration avec le CEA (LIONS/NIMBE), vise à quantifier cet effet dans des micromodèles à minéralogie réelle et à déterminer dans quelles conditions la radiolyse est négligeable ou significative, tant pour l’interprétation des expériences que pour des contextes géologiques analogues.

Programme du stage

1) Bibliographie ciblée : Radiolyse de l’eau (mécanismes, rendements, production d’H2) et ordres de grandeur des doses délivrées par les microtomographes X.

2) Estimation des doses et de la production d’H2 : Calcul des doses absorbées dans des conditions typiques des expériences IFPEN et estimation de la quantité d’H2 produite.

3) Micromodèles microfluidiques minéralisés : Conception, avec le CEA, de dispositifs microfluidiques compatibles microtomo ou faiseau intégrant une minéralogie réaliste, puis mise en œuvre expérimentale à IFPEN.

4) Campagne d’essais et analyse : Expériences sous microtomographie X ou autre faisceau intense, observation de la formation éventuelle de bulles / changements de chimie, traitement des volumes (segmentation, quantification) et élaboration de recommandations pour les futures expériences et une éventuelle suite en thèse.

Profil recherché

Étudiant(e) de Master 2 ou école d’ingénieur 3e année (physique, physico-chimie, géosciences, matériaux, génie des procédés ou domaines proches).

• Goût pour l’expérimental (microfluidique, manip en laboratoire)
• Aisance en traitement de données / programmation scientifique (Python, Matlab ou équivalent).
• Curiosité, rigueur, intérêt pour les milieux poreux et la géologie de l’hydrogène.

Informations complémentaires

Mots-clefs : microfluidique ; radiolyse de l’eau ; hydrogène ; microtomographie X ; milieux poreux ; minéralogie ; géologie de l’hydrogène

Durée et Période du stage : 5 à 6 mois, début souhaité entre février et mars 2027.
Proposition de thèse en continuité envisagée : Oui
Lieu du stage : IFPEN, 1 et 4 avenue de Bois-Préau - 92852 Rueil Malmaison et CEA : laboratoire LIONS, Saclay

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