H/F doctorat matériaux catalytiques pour l'adsorption et le traitement des oxydes d'azote

Description du sujet de thèse

Afin de limiter l'impact du transport routier sur le climat et de diminuer les émissions de dioxyde de carbone (CO2), le développement de véhicules à énergie nouvelle devient crucial et de plus en plus urgent.
Le moteur à combustion interne à hydrogène pourrait être l'une des solutions privilégiées pour les camions longue distance, en remplacement des batteries.
Cependant, les émissions de NOx des moteurs à combustion interne à H2 se situent entre 100 et 500 mg NOx/kWh. Ces émissions sont environ 10 fois inférieures à celles des moteurs diesel. Malgré ces très faibles émissions de NOx, elles restent trop élevées pour respecter les limites imposées par la norme d'émission Euro 7.
Un système de traitement passif des NOx (PNA pour passive NOx Adsorption), couplé aux modules classiques de post traitement, est une solution envisagée. L'utilisation de matériaux PNA est une bonne solution car l'objectif d'adsorption des NOx est beaucoup plus faible que dans le cas des moteurs diesel. En s’appuyant sur la littérature des NOx traps pour les moteurs diesel où les propriétés de base des matériaux jouent un rôle clé, des PNA seront développés afin de répondre aux spécificités des moteurs à hydrogène.

L'objectif du projet est de proposer et de développer de nouveaux matériaux capables d'adsorber de grandes quantités de NOx à basse température et de les libérer à des températures plus élevées pour leur réduction ultérieure dans les conditions imposées par un moteur à combustion interne à hydrogène.
Les objectifs de la thèse seront de modifier des matériaux commerciaux, de les caractériser et de mesurer leur performance en matière d'adsorption et de désorption de NOx en présence de mélanges réels. Les compétitions d’adsorption feront l’objet d’une attention particulière ainsi que l'effet du vieillissement. De plus, des études plus approfondies seront entreprises sur les catalyseurs façonnés les plus efficaces dans le but d'étudier leur durabilité. Les systèmes développés devront être éco efficients (régénérable, recyclable).
Plus concrètement, la modification des matériaux commerciaux pourra prendre la forme de fonctionnalisation de supports par échange d'ions et/ou par des méthodes d'imprégnation.
En parallèle, des synthèses de matériaux non commerciaux seront réalisées afin de mieux comprendre les paramètres d’adsorption et d’optimiser les formulations.
Les techniques de caractérisation de routine utilisées incluront XRD, TPD, adsorption-désorption de N2 mais aussi des caractérisations permettant d’identifier les sites d’adsorption spécifiques. Les mesures d’adsorption/désorption de NOX seront effectuées principalement sur un banc dédié permettant également de coupler des procédés catalytiques de post traitement des effluents gazeux.

Contexte de travail

La thèse se déroulera au sein des équipes CARE (Pr Anne Giroir-Fendler) et ATARI (Dr Corinne Ferronato) d'IRCELYON (laboratoire mixte entre le CNRS et l'université Claude Bernard Lyon 1 .
Cette thèse se déroulera dans le cadre de l' ANR PIANOS coordonnée par la professeure Anne Giroir-Fendler et en collaboration avec les laboratoires ICGM et IJLRA et la société Volvo Powertrain.
Ce projet vise à répondre à un défi en matière de respect des émissions polluantes par le traitement passif des NOx couplé à une catalyse DeNOX pour les moteurs à hydrogène à combustion interne.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Les candidats éligibles doivent être titulaires ou en cours d'obtention d'un diplôme de second niveau (niveau master ou diplôme équivalent) donnant accès à des études doctorales, notamment en science des matériaux, en chimie-physique, en génie chimique ou dans un domaine connexe.
Un travail experimental qui requiert de la rigueur avec un respect des règles d'hygiène et sécurité (laboratoire en ZRR