Postdoctorant Projet E Cp Electrothermal Chemical Processes H/F

Université de Limoges

Missions principales.
Formuler, mettre en forme et optimiser des matériaux granulaires composites (catalytiques) combinant conductivité électrique, robustesse mécanique et aptitude à la fluidisation pour les réacteurs fluidisés bouillonnant électrifiés. Les voies de formulation et de mise en forme (formulation mixte, granulation, frittage) seront étudiées. Les matériaux seront évalués en termes de comportement électrothermique, de propriétés physico-chimiques catalytiques et de résistance mécanique.
Description:
L'étude vise à optimiser des matériaux granulaires pour des réactions thermiques, à base de graphène (GRA20X de Matexcel, résistant à l'abrasion, = 10 S/m) et de SiSiC conducteur (CarSIK® de Schunk, 10-15 % vol. de Si libre, = 10³ S/m), ainsi que de semiconducteurs SiC dopés N ou P [2,3]. Elle combine la formulation et la mise en forme de particules à granulométrie contrôlée, afin d'assurer la stabilité mécanique et de bonnes performances de fluidisation, avec une conductivité électrique adaptée (figure 1). La granulation, visant une distribution de taille étroite autour d'une valeur moyenne comprise entre 100 et 500 µm, sera étudiée à l'aide de deux procédés, en analysant également le renforcement mécanique :
procédé par voie sèche, en tambour rotatif avec pulvérisation d'un liant aqueux, en faisant varier : le taux de remplissage du tambour, la vitesse et le temps de rotation du lit de poudre, la concentration en liant (cellulose, amidon,)
procédé par voie liquide par atomisationséchage avec évaporation ou congélation/lyophilisation du liquide. Les paramètres de formulation (matière sèche, additifs (PVA, PEG, copolymères) et teneur en liant) seront étudiés [4,5].
Le cycle de consolidation à haute température sera optimisé afin de maximiser la résistance à l'attrition. Des formulations à base de graphène pur, de SiSiC conducteur pur, de SiC dopé N/P pur, ainsi que des mélanges graphène/SiC seront considérés pour les deux méthodes de granulation ; des granules coeur (SiC) / coquille (graphène) pourront compléter la gamme de matériaux via une technique de cogranulation.



L'étude sera basée principalement sur la caractérisation des matières pulvérulentes (MEB, distribution granulométrique etc...) sur les propriétés rhéologiques des suspensions ainsi que sur les propriétés de résistance des granulés à l'attrition. Il est également envisagé de travailler en collaboration avec le laboratoire de l'UCEIV pour intégrer les catalyseurs dans les formulations et avec le laboratoire du LCS pour tester les matériaux en lit bouillonant
L'IrCer développe des compétences sur la formulation de suspensions de poudres céramiques pour la mise en forme par voie colloïdale. Il s'agit de modifier les propriétés de surface des grains pour contrôler soit leur dispersion soit leur agglomération.