Thèse cifre : modélisation numérique pour prendre en compte la performance et la dégradation des piles d'électrolyseurs à oxyde solide h/f

Objectif de la thèse :
Étudier la performance et les mécanismes de dégradation au niveau de la pile et utiliser la modélisation et la caractérisation expérimentale pour quantifier une loi de taux de dégradation.
Contexte:
L'étude de la performance et de la dégradation des cellules d'électrolyse à oxyde solide (SOEC) dans diverses conditions de fonctionnement constitue le cœur de cette thèse de doctorat. Il est bien documenté que la température de fonctionnement a un impact significatif sur la performance des SOEC, principalement en raison des pertes irréversibles associées à la résistance ohmique et aux surtensions d'activation, qui augmentent avec la diminution de la température.
Ainsi, les tests à long terme s'avèrent être des outils essentiels pour comprendre les mécanismes de dégradation et prédire la durée de vie des SOEC.
Dans ce contexte, la thèse vise à étudier la performance des SOEC en fonction des conditions de fonctionnement des piles et à analyser ses mécanismes de limitation de performance. Plusieurs mécanismes clés de dégradation ont été identifiés au niveau de la pile, et ils seront validés par des tests de durabilité.
La température, la tension, le taux de conversion de la vapeur, la densité de courant, le débit de gaz et la composition du gaz sont des variables critiques influençant l'efficacité et la durabilité des SOEC.
Par conséquent, l'un des principaux objectifs de cette thèse est d'acquérir une compréhension réaliste du comportement des SOEC dans des conditions réelles.
Par la suite, la thèse utilisera la modélisation mathématique dans COMSOL/ANSYS Fluent pour calculer ces effets à long terme, dans le but d'offrir un guide complet pour l'exploitation optimale des piles SOEC.
Cette approche vise non seulement à améliorer notre compréhension du comportement des SOEC dans différentes conditions, mais aussi à contribuer au développement de technologies de conversion d'énergie plus fiables et plus efficaces.
Lieu de la thèse: Grenoble
Directeur de thèse : Patrice Tochon
Encadrants : Ronit Panda, Federico Monaco et Laura ParvaixProfil du candidat :
- Compétences en modélisation numérique : Maîtrise du développement et de l'utilisation de modèles numériques complexes avec ANSYS, COMSOL ou MATLAB, en particulier en thermodynamique et en science des matériaux.
- Techniques expérimentales : Expérience avec des dispositifs expérimentaux pour tester les SOEC, y compris la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS).
- Expertise en analyse de données : Capacité à analyser de grands ensembles de données, idéalement avec une expérience des logiciels comme COMSOL, MATLAB ou Python pour le traitement des données et la validation des modèles.
- Compréhension de base de l'électrochimie : Connaissance des principes électrochimiques, en particulier en ce qui concerne le fonctionnement et la dégradation des SOEC.
- Formation en ingénierie.
- Compétences en résolution de problèmes : Capacité à identifier et à relever les défis imprévus tant dans les phases de modélisation que dans les phases expérimentales de la recherche.
- Communication scientifique : Compétence à documenter et à présenter les résultats de recherche de manière claire et efficace à des publics techniques et non techniques.

Experience: Débutant accepté

Secteur d'activité: Fabrication de piles et d'accumulateurs électriques

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