Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Certains alliages peuvent stocker de manière réversible l'hydrogène à température ambiante et à pression atmosphérique en formant des hydrures métalliques (MH). Leur formation est exothermique tandis que leur décomposition est endothermique. Le processus d'hydrogénation génère une fragilisation conduisant à la pulvérisation de l'alliage. Lorsque les MH sont utilisés dans des réservoirs d'hydrogène à grande échelle, les poudres d'alliage doivent être façonnées en pastilles pour garantir une bonne conductivité thermique et un bon comportement mécanique qui assure une cinétique de réaction rapide. Ces faits ont récemment été mis en évidence lors du projet européen HyCARE (2019-2023). Ce projet a démontré la capacité des poudres Ti(Fe,Mn) à stocker 4 kg d'hydrogène.

Les pastilles contiennent l'alliage formant l'hydrure, MH, et un polymère, généralement du polyfluorure de vinylidène (PVDF) qui agit comme liant. Ainsi, les pastilles peuvent être qualifiées d'hydrure métallique dispersé dans un polymère (PDMH). Le PVDF a une faible température de transition vitreuse (Tg = -38°C), est facile à traiter, présente un comportement mécanique élastique (allongement de 30 à 50 %) et est perméable à l'H2. Cependant, son utilisation est désormais interdite en Europe car l'objectif de REACH2025 est d’interdire les polymères contenant des halogènes des applications industrielles.

Ainsi, les polymères de substitution doivent posséder des propriétés similaires à celles du PVDF. De plus, comme une solution urgente est nécessaire, ces matériaux doivent être facilement disponibles à l'échelle industrielle. La solution la plus pertinente dans le délai actuel imposé par REACH2025 est d'envisager des polymères élastomères pétrosourcés, tout en menant des recherches sur des polymères biosourcés pour servir de liants pour les applications futures.

Le projet de thèse proposé fait partie du projet REMEDHYS, qui a été accordé par l’Union Européenne en juillet 2024 dans le cadre de l'appel HORIZON-JTI-CLEANH2-2024. REMEDHYS est composé de 11 partenaires académiques et industriels de Norvège, d'Italie, d'Allemagne et de France. L’objectif principal est de fournir une unité de stockage industrielle de PDMH d'une capacité de 100 kg de H2.

Description du projet


Deux laboratoires français participent à ce projet, qui encadreront cette thèse. Le laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères à Lyon (UMR 5223) et l’Institut de Chimie et des Matériaux Paris Est en région parisienne (UMR 7182). Au cours de ce projet, le candidat recruté étudiera la pertinence de cinq élastomères disponibles industriellement à l'échelle de la tonne, comme liants pour les hydrures métalliques. Ces polymères sont le polydiméthylsiloxane réticulé (PDMS), le caoutchouc styrène-butylène (SBR), l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), le caoutchouc nitrile-butylène hydrogéné (HNBR) et le caoutchouc éthylène-propylène (EPR). Ces polymère
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
RAS