Production d’hydrogène par couplage plasma-catalyse à partir d’effluents industriels gazeux

La catalyse assistée par plasma froid constitue une alternative prometteuse à la catalyse thermique, en particulier pour l’activation de gaz peu réactifs dont la conversion est limitée par l’équilibre thermodynamique. La combinaison du plasma avec un catalyseur permet par ailleurs d’améliorer de façon très significative la sélectivité, mais également la conversion et de fait l’efficacité énergétique du système. Dans certains cas, l’effet combiné du plasma et du catalyseur est plus important que la somme de leur effet respectif, on parle alors de synergie. De nombreuses hypothèses ont été avancées pour rationnaliser cette synergie. Les effets du catalyseur sur le plasma seraient principalement des effets physiques : intensification du champ électrique, formation de micro-décharge, ... Le plasma va lui avoir des effets aussi bien physiques que chimiques sur le catalyseur : changement des propriétés physico-chimiques du catalyseur, formation de point chaud, ... En raison de cette multitude d’effets simultanés, la synergie de plasma-catalyse reste mal comprise et sa nature peut différer d’une étude à l’autre. L’objectif de la thèse est ainsi d’étudier expérimentalement et numériquement cette synergie, sur un système d’intérêt simple à savoir la décomposition directe de l’H2S en hydrogène. Les travaux de recherche s’effectueront sur le site de l’Université de Poitiers pour les 18 premiers mois. Un montage expérimental de réacteur plasma DBD (décharge à barrière diélectrique) sera mis en place, et ses performances pour la dissociation de l’H2S seront caractérisées en fonction de différents paramètres. Les travaux de thèse seront poursuivis sur le site d’lFPEN à Solaize afin d’étudier l’effet de l’introduction d’un média poreux dans le réacteur sur le plasma et la cinétique chimique en l’absence de phase active, en faisant varier la morphologie du média. Finalement, des essais avec différents catalyseurs réels seront conduits afin d’identifier les origines de la synergie plasma - catalyse. En parallèle des essais expérimentaux, une modélisation du réacteur de plasma catalyse sera mise en place, pour valider quantitativement les hypothèses de synergie proposées.

Mots clefs: Hydrogène, plasma, catalyse

• Directeur de thèse    Dr Catherine BATIOT-DUPEYRAT, IC2MP, ORCID : 0000-0003-2174-0166
• Ecole doctorale    ED649 Rosalind Franklin, Université de Poitiers
• Encadrant IFPEN    Dr Déborah DE MASI, ORCID : 0000-0001-6801-2348
• Localisation du doctorant   IFPEN, Lyon, France & IC2MP, Poitiers, France 
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2024 (4 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en chimie, physico-chimie ou physique
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)    
• Autres qualifications    Génie chimique, catalyse hétérogène

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