Etude de matériaux pour le stockage de chaleur : analyse thermique et calorimétrique d'hydroxydes et d'oxydes multimétalliques

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.

Etude de matériaux pour le stockage de chaleur : analyse thermique et calorimétrique d’hydroxydes et d’oxydes multimétalliques

La réduction des émissions de CO₂ dans l’atmosphère constitue aujourd’hui un enjeu majeur, qui repose notamment sur le développement de procédés bas carbone et la décarbonation de ceux existants. Dans ce contexte, des procédés thermochimiques innovants, tels que le Chemical Looping, suscitent un intérêt croissant. Ils présentent l’avantage de pouvoir être facilement associés à des technologies de stockage et de conversion d’énergie dans lesquels des équilibres thermodynamiques de systèmes solide-vapeur sont mis en jeu.

Le Chemical Looping repose sur l’utilisation de matériaux généralement constitués d’hydroxydes/oxydes multi-métalliques capables d’échanger de l’eau ou de l’oxygène contre de la chaleur avec une phase gaz à différentes températures, typiquement entre 200 et 900 °C. Les quantités de chaleur, d’eau et/ou d’oxygène échangée à différentes températures jouent ainsi un rôle déterminant dans l’opérabilité et l’efficacité globale du procédé et constituent un levier majeur d’optimisation.

Dans cette perspective, IFP Energies Nouvelles (IFPEN) adapte et perfectionne ses méthodes de caractérisation physico-chimique afin de mieux comprendre les propriétés de ces matériaux, d’identifier les paramètres qui gouvernent leurs performances et de contribuer à l’amélioration des procédés associés.

Description du projet

Les transformations de phase des systèmes d’hydroxydes/oxydes multi-métalliques au cours des cycles de déshydratation/hydratation et d’oxydation-réduction, et les chaleurs latentes associées, sont cruciales dans les performances des matériaux utilisés.

L’analyse thermogravimétrique (ATG) et la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) constituent des outils complémentaires pour étudier leur comportement thermochimique et suivre leur évolution au cours des transformations de phase. Après une recherche bibliographique et l’analyse des résultats expérimentaux déjà obtenus à IFPEN, le stagiaire développera et optimisera des protocoles expérimentaux adaptés à l’étude de matériaux de type hydroxydes/oxydes multi-métalliques.

Le travail portera notamment sur le choix des rampes de chauffe, des atmosphères gazeuses et des programmes de température, ainsi que sur la mise en oeuvre des analyses par ATG et DSC.

L’un des objectifs du stage sera d’étudier le phénomène d’échange de chaleur dans différents systèmes multi-métalliques. Ce phénomène sera étudié en provoquant les transformations de phase redox tout en mesurant les pertes de masse (ATG) et les échanges de chaleur associés (DSC).

L’objectif est de comprendre l’influence de la composition des hydroxydes et oxydes multi-métalliques sur la quantité d’énergie thermique stockable dans ces matériaux à différentes températures de fonctionnement.

Profil recherché

Stage Master 5-6 mois, spécialité chimie avec une appétence forte pour le cursus analytique

Ecole d’Ingénieur ou Master Chimie Universitaire

Informations complémentaires
Durée souhaitée : 5-6 mois Période souhaitée : février – aout 2027
Lieu : IFP Energies nouvelles, Autoroute A7, Rd point de l’échangeur de Solaize, BP3, 69360 SOLAIZE
Transport : Voiture / Train / Navette bus
Rémunération : Stage rémunéré

Merci d’adresser votre candidature (CV et lettre de motivation) au responsable de stage.

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