Thèse de Doctorat en Génie Electrique H/F

Institut National des Sciences Appliquees de Lyon

Offre de thèse de Doctorat : Interfaces électriques innovantes pour le refroidissement utilisant des céramiques ferroélectriques

Contexte
Les dispositifs réfrigérants sont d'une importance cruciale dans de nombreuses applications (transport alimentaire, confort, approvisionnement médical, etc.). Pourtant, les approches conventionnelles pour maintenir une température basse dans un système reposent toujours sur des gaz qui soulèvent des préoccupations environnementales et de sécurité. Les gaz actuels, à savoir les hydrofluorocarbures HFC, devraient être remplacés depuis 1997 (protocole de Kyoto). Pourtant, aucune alternative viable n'a encore été proposée à ce jour.
Dans le cadre du projet ANR PRCI « CooliSH », un changement de paradigme pour la réfrigération est proposé au travers de l'utilisation de matériaux électrocaloriques qui convertissent directement l'énergie électrique en flux de chaleur. L'objectif du projet est de proposer des approches innovantes et sans gaz pour les dispositifs de refroidissement.

Le projet comprend 1) l'adaptation des matériaux et de la géométrie pour améliorer l'échange thermique entre le matériau actif et l'environnement, 2) un contrôle énergétiquement efficace du côté électrique et 3) le développement d'une preuve de concept complète afin de démontrer l'efficacité de l'appareil.
La présente proposition de doctorat porte principalement sur le second aspect, avec quelques contributions au troisième.

Objectifs
Ainsi, dans ce travail de doctorat, l'objectif principal sera d'implémenter le matériau et la structure électrocaloriques dans un système complet intégrant l'interface électrique de commande, en tenant compte de l'efficacité énergétique globale de l'ensemble. L'application d'un champ électrique sera combinée à la récupération des charges lors de l'exécution du cycle thermodynamique. Cela sera notamment rendu possible par la prise en compte de l'ensemble du système, avec la modélisation du système thermique global par un circuit électrique équivalent. En résumé, les deux principales missions du travail de doctorat sont :
1. Modélisation du comportement global du dispositif de refroidissement via des circuits électriques équivalents éventuellement non-linéaires.
2. Sur la base de l'approche globale réalisée à l'étape précédente, la conception et la mise en oeuvre d'interfaces électriques efficaces comprenant la récupération de charges pour assurer des cycles régénératifs. Une telle implémentation sera à terme déployée dans un dispositif global pour preuve de concept.

La personne candidate, titulaire d'un Master ou d'un diplôme équivalent (par exemple diplôme d'ingénieur) ou proche de l'obtenir, doit avoir une solide formation en génie électrique et en gestion des systèmes énergétiques. Des compétences supplémentaires en conversion d'énergie et en physique seront considérées comme des atouts.
Le doctorat étant réalisé dans le cadre d'un projet collaboratif multi-partenaires, des compétences interprofessionnelles liées à la communication et au reporting sont également obligatoires.
Ce doctorat sera principalement effectué au LGEF (INSA Lyon), mais avec des séjours potentiels dans les locaux d'autres partenaires, notamment le LIST au Luxembourg.

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