Doctorant Offre de Thèse sur la Synthèse d'Ammoniac par Boucles Thermochimiques Solaires sur Nitrures Métalliques H/F CNRS

Détail du poste

Une des technologies innovantes pour décarboner la production d'ammoniac, le second produit chimique le plus synthétisé au monde, est de décomposer la synthèse en deux étapes via l'utilisation de composés nitrures réagissant comme des « réservoirs » d'azote : c'est la synthèse de NH3 par cycle thermochimique (ou CLAS pour Chemical Looping for Ammonia Synthesis). Le procédé CLAS est réalisé en alimentant séparément un réacteur en N2 (étape de charge) pour former la phase nitrure « pleine » en azote, puis en H2 ou H2O (étape de décharge) pour produire l'ammoniac. Sous H2, le matériau reste une phase nitrure déficiente en N. Sous H2O, la nitrure est transformé en oxyde. Le rayonnement solaire à concentration est considéré afin de permettre la régénération de la phase nitrure à partir de l'oxyde (étape fortement endothermique).
Le sujet de thèse sera développé dans deux laboratoires, l'IC2MP à Poitiers et PROMES à Odeillo. Les nitrures métalliques seront tout d'abord synthétisés et caractérisés à l'IC2MP et leur comportement sera évalué en conditions de boucle thermochimique sur un banc de test en utilisant H2 ou H2O pour l'étape de décharge. Enfin sur les matériaux les plus performants dans l'étape d'hydrolyse, une phase de démonstration du procédé solaire sera réalisée au laboratoire PROMES à l'aide d'un concentrateur de 1,5 kWth.
Contexte de travail
Le travail de thèse s'intègre dans le projet SolAmmonia sélectionné dans le cadre du programme CNRS 80 PRIME 2025. Le(la) doctorant(e) travaillera sous la co-direction de deux directeurs de recherche CNRS, Nicolas Bion à l'IC2MP et Stéphane Abanades à PROMES.

L'IC2MP est une unité mixte de recherche du CNRS (Chimie) et de l'Université de Poitiers regroupant environ 250 personnes dont une centaine de chercheurs répartis sur plusieurs sites du campus de l'université. Le projet sera réalisé dans l'équipe Du Site Actif au Matériau Catalytique (SAMCat), composée de 30 chercheurs, et spécialisée dans le design et la caractérisation physico-chimique des matériaux catalytiques et électrocatalytiques pour des applications énergétiques (biocarburant, e-carburant, pile à combustible, électrolyse...) et environnementales (dépollution eau et air...). La décarbonation de la production de l'ammoniac est étudiée au sein l'équipe depuis une dizaine d'année par des voies technologiques thermo- et électro-catalytiques

Le laboratoire PROMES Odeillo (Four solaire du CNRS) est localisé dans les Pyrénées Orientales à 1600 m d'altitude, à 100 km de Perpignan, 20 km de l'Espagne et 40 km d'Andorre. PROMES est une Unité Propre du CNRS (UPR 8521) rattachée à l'Institut Ingénierie conventionnée avec l'université de Perpignan via Domitia (UPVD). Le laboratoire est localisé sur trois sites : Odeillo-Font Romeu (Four solaire de 1 MW du CNRS), Targasonne (Thémis, centrale à tour de 5 MW, site du Conseil Départemental des PO) et Perpignan, Tecnosud. Le laboratoire rassemble environ 150 personnes du CNRS et de l'UPVD autour d'un sujet fédérateur, l'énergie solaire et sa valorisation comme source d'énergie et de hautes températures. Les travaux seront effectués dans l'équipe Carburants Solaires à Odeillo Font-Romeu qui développe notamment des activités sur la production de nouveaux vecteurs énergétiques et de matériaux par des procédés thermochimiques.
Contraintes et risques
Risques liés à la manipulation de dihydrogène et d'ammoniac gazeux.