Réduction passive des NOX par l’ammoniac assistée par H2 pour les moteurs thermiques alimentés par des énergies alternatives décarbonées


Ce projet serait sous la direction de : M. Fabien Can

Unité de recherche : IC2MP, équipe SamCat

École doctorale : Rosalind Franklin – Énergie, Environnement, Bio santé

Intitulé du sujet :

Réduction passive des NOX par l’ammoniac assistée par H2 pour les moteurs thermiques alimentés par des énergies alternatives décarbonées

Début de thèse : à partir du 01/10/2022

Mots clés : Matériaux hiérarchisés, Réduction des NOx, énergies alternatives

Résumé:

Ce contrat doctoral est issu du projet région Nouvelle Aquitaine « DeNOX-DeCarb » qui s’appuie sur l’ANR H-to Clean. L’objectif est de proposer des systèmes catalytiques performants et innovants pour la réduction des NOx émis par des moteurs thermiques alimentés par des énergies sans carbone, à base d’hydrogène : H2 et NH3. Cette étude exploitera la voie prometteuse de réduction des NOx par l’ammoniac assistée par H2 (NH3/H2-SCR) sur des matériaux à base d’argent.

Ce projet s’appuie sur la complémentarité de deux laboratoires pour explorer la synthèse des matériaux hiérarchisés (CRPP) et l’acte catalytique (IC2MP).

This doctoral agreement results from the New Aquitaine region project « DeNOX-DeCarb » which is supported by the ANR H-to Clean. The objective is to propose efficient and innovative catalytic systems for the reduction of NOx emitted by thermal engines powered by carbon-free energies, based on hydrogen: H2 and NH3. This study will exploit the promising pathway of H2-assisted ammonia NOx reduction (NH3/H2-SCR) on silver-based materials.

This project relies on the complementarity of two laboratories to explore the synthesis of hierarchical materials (CRPP) and the catalytic performances (IC2MP).

Contexte et problématique :

Le développement de sources d’énergie décarbonées est impératif pour une réduction des émissions de CO2 dans le secteur des transports. Outre l’électrification qui n’est pas adaptée à toutes les applications, l’usage de carburants alternatifs dans des moteurs thermiques apparaît comme une solution potentiellement compétitive. L’hydrogène apparait le meilleur candidat. Cependant, son stockage sous forme gazeuse limite sa capacité énergétique volumique. L’ammoniac, facilement liquéfiable, devient alors une molécule d’avenir bas-carbone utilisable comme carburant alternatif. Les émissions de polluants, comme les NOx, doivent cependant être traitées. Ce projet vise à développer des catalyseurs adaptés à la réduction sélective des NOx par NH3/H2.

Description du sujet :

Le travail de thèse consistera à développer des catalyseurs adaptés à la réduction sélective des NOX par NH3 assistée à l’hydrogène sur des matériaux à base d’argent. Le couplage synergétique de ces deux réducteurs génère des espèces intermédiaires clés qui nécessite un design précis du catalyseur.
Ce travail en cotutelle est donc réparti sur deux laboratoires complémentaires : le CRPP de Bordeaux pour la synthèse innovante de solide hiérarchisé de type MUB et l’IC2MP de Poitiers pour l’étude des performances catalytiques et la détermination des mécanismes réactionnels.
Le mécanisme proposé reste à préciser et reposerait sur l’activation des NOX par H2 pour générer une espèce intermédiaire (HNOX) susceptible d’être réduite en N2 par NH3. En conséquence, la proximité des sites actifs pour cette réaction devient un paramètre clé à optimiser. De plus la consommation de H2 en milieu oxydant doit être contrôlée.

Méthodologie et mise en œuvre :

La mission du doctorant s’articulera autour de (i) la synthèse de matériaux catalytiques (CRPP), (ii) leur caractérisation physico-chimique (CRPP-IC2MP) et (iii) l’évaluation de leurs propriétés catalytiques en phase gaz en mélange plus ou moins complexe (IC2MP), dans le but d’optimiser la synergie entre l’activation des NOX par H2 et la réduction de l’intermédiaires clé par NH3.
L’objectif sera finalement de relier les propriétés physico-chimiques à l’activité catalytique.

Profil recherché :

Niveau d’études requis : Master 2 catalyse/matériaux, Ingénieur en chimie ou science des matériaux

Les compétences et connaissances attendues sont :
• solides connaissances en synthèse de matériaux.
• bonnes connaissances en catalyse hétérogène.
• expérience en réaction en phase gaz.
• Connaissances de techniques d’analyse des matériaux.
• Notions en matière d’hygiène et de sécurité.
• Outils informatiques nécessaires au pilotage des appareillages à l’exploitation des données, à leur mise en forme et la présentation des résultats (excel, word, origin, powerpoint, …).
• Maitrise de l’anglais scientifique et des techniques de communication écrites et orales.

Contact pour plus d’informations et pour candidater :




ED CEGA 
Théodore Monod