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PERSEE 06 -Valorisation de la synergie plasma CO2 / photocatalyse TiO2 pour la co-production d'hydrogène et de monoxyde de carbone (gaz de synthèse) par co-photoélectrolyse de l'eau et du CO2

PERSEE 06 -Valorisation de la synergie plasma CO2 / photocatalyse TiO2 pour la co-production d'hydrogène et de monoxyde de carbone (gaz de synthèse) par co-photoélectrolyse de l'eau et du CO2

Proposition de thèse

SpécialitéEnergétique et Procédés
Ecole doctoraleSMI - Sciences des Métiers de l'Ingénieur
Directeur de thèseFULCHERI Laurent
Co-directeur de thèseBEAUGER Christian
Unité de rechercheEnergétique et Procédés
Contact
Site Webhttp://www.persee.mines-paristech.fr/
Mots-clésPhoto(electro)lyse de l'eau, plasma, TiO2 nanostructuré, rétroconversion du CO2, synergie procédé
RésuméL'originalité et la force du sujet proposé sont basées sur la combinaison synergique de ces deux procédés pour produire de l'hydrogène et du monoxyde de carbone à partir du dioxyde de carbone et de l'eau. Cela impliquera la valorisation du rayonnement UV émis par un plasma de CO2 (utilisé pour la rétroconversion de CO2 en CO et O2) pour activer la photo-dissociation de l'eau sur TiO2, en H2 et O2. Le procédé bénéficiera d'un effet de synergie pour une efficacité énergétique optimale, la bande de TiO2 étant parfaitement adaptée à la longueur d'onde du rayonnement émis par le plasma de CO2.
Le travail s'appuiera sur les développements du groupe dans le domaine du plasma froid et de la rétroconversion du CO2 d'une part et de la photolyse de l'eau et de la synthèse des aérogels d'autre part. Il comprendra à la fois des développements matériaux et procédés. Il s'agira dans une première phase d'évaluer la capacité des matériaux développés dans l'étude à produire de l'hydrogène dans un réacteur sous irradiation par plasma de CO2.
ContexteDans le contexte de la pénurie annoncée des ressources fossiles et de l'augmentation des émissions de dioxyde de carbone, il devient impératif de mettre à disposition des combustibles de remplacement tels que l'hydrogène ou des hydrocarbures synthétiques. Aujourd'hui, principalement produits à partir de ressources fossiles (par reformage à la vapeur de méthane ou procédé Fischer Tropsch, par exemple), ils joueront un rôle majeur dans le paysage énergétique futur à condition d'être issus de procédés viables du point de vue énergétique, économique et environnemental. La rétroconversion du CO2 et la photodissociation de l'eau pourraient remplir séparément ce rôle.
Encadrement50% Directeur de thèse 1
50% Directeur de thèse 2
Domaine(s)CHIMIE : '301' 'Chimie des matériaux', '302' 'Chimie et chimie physique'
SCIENCES POUR L'INGENIEUR : '1012' 'Plasmas froids'
Profil candidatProfil : Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais. Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication.
Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Compétences : Bonnes connaissances en chimie en général et en physico-chimie du solide en particulier. Des connaissances en électrochimie et technologies plasma seraient appréciées.

Pour postuler, transmettre à christian.beauger@mines-paristech.fr et laurent.fulcheri@mines-paristech.fr :
- un CV,
- une lettre de motivation,
- coordonnées d'un ou deux référents.


Date limite de candidature : 07/07/2017
Résultat attenduLe résultat principal sera la validation du concept proposé: activation des matériaux photocatalytiques développés sous irradiation plasma CO2.
Les rendements de la génération d'hydrogène permettront de juger de la pertinence du concept avant, dans une deuxième étape, de favoriser la rétroconversion plasma du CO2 (récupération des produits CO + O2).
Le travail contribuera à améliorer les connaissances dans le domaine du plasma froid d'une part (dopage ou rétroconversion de CO2) et la photo-dissociation de l'eau d'autre part (intérêt pour les aérogels TiO2 dopés, adaptation entre le spectre de la source de rayonnement et la plage d'absorption du photocatalyseur).
Objectif• Préparation et caractérisation d'aérogels TiO2, dopés Nb et N.
• Conception et développement d'un réacteur plasma de laboratoire à base de décharges nanoseconde pulsée
• Étude théorique et expérimentale du nouveau procédé
RéférencesNR
Type financementAutre type de financement

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