Post-doc de 12 mois : hydrogénation/déshydrogénation catalytique de liquides organiques pour le stockage d’hydrogène
Detail de l'annonce :
Le Laboratoire de Génie Chimique (LGC UMR 5503 CNRS/INPT/UPS) est un
laboratoire de 300 personnes, spécialisé dans l’étude et la
conception de procédés chimiques, physiques ou biologiques pour la
transformation de la matière, depuis l’analyse des processus
élémentaires jusqu’à l’application industrielle, au travers
d’outils expérimentaux et de modélisation. Ses recherches
s’intéressent aux grands enjeux sociétaux, notamment la transition
énergétique et l'hydrogène vert.
SITE WEB :
https://lgc.cnrs.fr/
POSTE ET MISSIONS
Cette offre de post-doc s’inscrit au sein du projet « StHyLO »
(Stockage d’Hydrogène en Liquide Organique), financé par la
Région Occitanie dans le cadre du Défi-clé « Hydrogène vert ».
Il se déroulera À COMPTER DU 1ER JANVIER 2022 au Laboratoire de
Génie Chimique de Toulouse (UMR CNRS 5503).
LE PROJET S’INTÉRESSE À EXPLORER l’addition d’hydrogène au
sein de molécules organiques initialement insaturées (LIQUIDES
ORGANIQUES PORTEURS D’HYDROGÈNE, ou LOHC pour «liquid organic
hydrogen carriers»), EN TANT QUE SOLUTION SÛRE ET EFFICACE POUR LE
STOCKAGE, LE TRANSPORT ET LA RÉCUPÉRATION DE CE VECTEUR
ÉNERGÉTIQUE. L’insertion de l’hydrogène dans ces molécules
passe par une réaction chimique catalysée par une phase solide. Pour
améliorer les performances des cycles de chargement/restitution de
l’hydrogène, il convient d’identifier des catalyseurs performants
et des conditions opératoires favorables, et il est nécessaire de
tester et développer des technologies garantissant une mise en
contact optimale des phases (hydrogène gazeux, huile liquide et
catalyseur solide) et un transfert de chaleur efficace. LE PROJET VISE
À ÉVALUER LE POTENTIEL DE DIFFÉRENTS RÉACTEURS CATALYTIQUES
INTENSIFIÉS EXPLOITANT LE POTENTIEL DE L’IMPRESSION ADDITIVE
MÉTALLIQUE.
Au sein du département IRPI du LGC, des chercheurs développent
depuis 2012 un réacteur catalytique de type monolithe pour des
réactions gaz-liquide. Grâce aux progrès récents des techniques de
fabrication additive, ces monolithes peuvent être réalisés dans des
matériaux conducteurs de la chaleur (métal ou SiC) ; dans leurs
canaux, l’huile à hydrogéner peut circuler avec le catalyseur en
suspension, ou réagir sur une fine couche catalytique déposée en
paroi. Certains canaux du monolithe peuvent être dédiés à la
circulation d’un fluide caloporteur.
L’objectif de ce projet est donc de poser des premiers jalons pour
l’évaluation de la technologie de réacteur monolithe échangeur
pour les deux étapes impliquées dans le stockage liquide de
l’hydrogène.
* Cela implique, pour un LOHC choisi, la sélection de catalyseurs
actifs si possible à la fois pour son hydrogénation et sa
déshydrogénation en conditions modérées (T < 250°C, PH2 < 30 bar)
et stables. Dans cette phase d’exploration, les catalyseurs seront
testés en réacteur autoclave agité sous forme de suspension dans le
liquide à hydrogéner ou à déshydrogéner et de particules
millimétriques disposées dans un panier, à différentes
températures et pression.
* Cette étape sera suivie de premiers cycles
d’hydrogénation/déshydrogénation réalisés en réacteur continu
intensifié : dans un pilote utilisant des tubes à canal unique
équipés d’une double-enveloppe et utilisant le catalyseur
sélectionné soit en suspension dans le liquide, soit disposé en «
réacteur filaire » (les particules millimétriques étant alignées
dans les canaux fins). On pourra alors évaluer les performances de
cette technologie et de ce catalyseur au cours de cycles
d’utilisation des liquides porteurs.
* Enfin, une campagne d’expériences sera réalisée à débits
plus élevés dans un second pilote continu, comportant un réacteur
catalytique à lit fixe. On n’étudiera ici que l’étape
d’hydrogénation du LOHC. Un distributeur gaz-liquide innovant,
développé au LGC pour permettre une distribution quasi-homogène des
fluides, et réalisé par l’entreprise FUSIA, pourra être testé à
l’occasion de cette campagne.
Le post-doctorant travaillera sur les trois tâches du projet, mais
sera plus particulièrement impliqué dans les tâches 2 et 3,
dédiées respectivement à la mise en œuvre des cycles
d’hydrogénation/déshydrogénation des LOHC en réacteur à canal
unique et à l’hydrogénation en réacteur à lit fixe. Il
réalisera des expériences et leur modélisation en vue du
dimensionnement et de l’optimisation d’un outil de production.
Dans la tâche 1, il contribuera à l’interprétation des résultats
pour la modélisation des cinétiques réactionnelles et
l’évaluation des résistances au transfert de matière interne.
L’encadrement scientifique sera assuré par Carine JULCOUR-LEBIGUE
(Directrice de Recherche au CNRS) et Anne-Marie BILLET (Professeur à
l’INP/ENSIACET). Une aide ponctuelle sera fournie par le service
technique du LGC pour la maintenance des pilotes.
MOBILITÉ GÉOGRAPHIQUE :
Nationale
PRISE DE FONCTION :
01/01/2022
PROFIL
La personne recrutée doit être titulaire d’un doctorat en GÉNIE
CHIMIQUE / GÉNIE DES PROCÉDÉS ou en CHIMIE, de préférence en lien
avec le GÉNIE DE LA RÉACTION CHIMIQUE ET DES RÉACTEURS CATALYTIQUES
POLYPHASIQUES. Elle devra idéalement posséder des connaissances
générales sur les mécanismes d’hydrogénation, le couplage entre
la réaction catalytique, l’hydrodynamique et les transferts
interfaciaux de masse et de chaleur, ainsi que la modélisation de ces
phénomènes. Elle devra faire preuve d’organisation, de rigueur et
d’autonomie. Enfin, un bon niveau en anglais parlé et écrit est
demandé.