Recrutement

Aujourd’hui, nous faisons face à plusieurs défis environnementaux et socio-économiques tels que le changement climatique, la pollution urbaine, l’épuisement des ressources fossiles et leur augmentation de prix. Le gaz naturel (GN), composé majoritairement de méthane, est
considéré comme un carburant relativement propre permettant d’améliorer de manière significative
la qualité de l’air, réduire les émissions de CO2 et diminuer la dépendance au pétrole. De plus, le GN
géographiquement mieux réparti dans le monde, présente un pouvoir calorifique plus élevé et une
émission de CO2 plus faible comparée au charbon et au pétrole. Cependant, en raison de sa faible
densité, son stockage et son transport restent difficiles et onéreux en absence de pipelines. Par
conséquent, l’adsorption de GN (ANG) dans des matériaux poreux, à température ambiante et à des
pressions relativement basses, est une solution alternative séduisante pour le transport et le stockage de GN, de biométhane ainsi que pour les applications embarquées. Compte tenu de la capacité limitée des adsorbants poreux actuels (zéolithes, charbons actifs, MOFs et COPs), le développement de nouveaux adsorbants efficaces pour la technologie ANG est hautement désiré. C’est dans ce contexte que s’inscrit le sujet de thèse dont l’objectif principal consistera à concevoir, préparer et caractériser des matériaux polymères organiques covalents hybrides (hybrid-COP) pour le stockage et le transport du gaz naturel.

Contexte du projet : Ces dernières années, les batteries au lithium (BLi) ont fait l’objet d’une grande
attention en tant que systèmes de stockage d’énergie, notamment pour les appareils électroniques
portables et les véhicules électriques, en raison de leur densité d’énergie élevée et de leur longue durée de vie. Les séparateurs utilisés dans ce type de batterie isolent physiquement les électrodes pour éviter les courts-circuits, tout en permettant aux ions lithium (Li+) de circuler librement à travers les pores des séparateurs. Ils sont un élément clé des BLi et ont un effet considérable sur les performances de la batterie. Les membranes macroporeuses à base de polyoléfine ont été largement utilisées comme
séparateurs dans les BLi en raison de leur bonne résistance mécanique et de leur stabilité électrochimique acceptable. Toutefois, les inconvénients intrinsèques des séparateurs à base de polyoléfine, tels qu’une mauvaise mouillabilité/absorption de l’électrolyte liquide et une faible stabilité thermique, limitent considérablement le développement de la technologie BLi. Plus précisément, les séparateurs à base de polyoléfine sont peu compatibles avec les électrolytes liquides et les électrodes en raison de leur faible polarité et de leur tension de surface. La faible mouillabilité/absorption de l’électrolyte liquide limite le transport du Li+ et diminue les performances lors des cycles de charge/décharge. La faible stabilité thermique des séparateurs en polyoléfine entraîne un court-circuit interne à haute température et pose des problèmes de sécurité. Pour résoudre ces problèmes, de réels efforts de recherche ont été consacrés aux développements des séparateurs plus polaires et thermiquement plus stables. C’est précisément dans ce contexte que s’inscrit le sujet de thèse dont l’objectif principal consistera à préparer et caractériser des membranes électrolytes poreuses de polymère dotées de pores cylindriques nanométriques macroscopiquement orientés et perpendiculaires aux électrodes.
Mission : Le programme de travail du doctorant(e) sera centré sur le développement d’électrolytes
polymères nanoporeux. Le premier volet de la thèse consistera en la synthèse de copolymères à blocs dégradables en vue de la préparation de membranes nanoporeuses. Dans un deuxième volet, un travail de caractérisation chimique et physique approfondie des électrolytes polymères poreux sera mené pour établir la relation structures-propriétés. Une attention particulière sera portée sur la caractérisation de la dynamique des espèces ioniques dans le milieu confiné et à travers les nanopores. Cette phase sera menée à l’Institut Laue Langevin (Grenoble) sous la direction du Dr Jean-Marc ZANOTTI en utilisant les techniques avancées de la diffusion des neutrons.