Post-doc de 12 mois : hydrogénation/déshydrogénation catalytique de liquides organiques pour le stockage d’hydrogène

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.