Contexte :

L’approche historique de modélisation de l’absorption et de la désorption d’hydrogène sur les métaux passe souvent par l’utilisation de conditions quasi isothermes et isobares pour des géométries élancées. Les différentes étapes d’absorption sont souvent occultées et l’étape limitante bien identifiée. Néanmoins, lorsque les conditions s’écartent de ce quasi équilibre (même faiblement) ou lorsque le système change (géométrie, alliage…), ce type de modèle ne s’avère pas suffisant pour discriminer la ou les étapes limitantes. Dans le cas du stockage d’hydrogène sur matériaux métalliques, il est nécessaire de bien maitriser ces écarts afin d’obtenir un procédé à forte capacité, rapide et compact.

Différentes compétitions peuvent avoir lieu entre les cinétiques réactionnelles élémentaires et évoluer de manière dynamique. Ces étapes élémentaires locales (à l’échelle de la phase) sont classiquement représentées figure 1.

Figure 1 : Schéma de principe de la modélisation des mécanismes locaux d’absorption

Objectif de la thèse :

L’objectif sera d’implémenter ce type de modélisation locale sous COMSOL Multiphysics afin de justifier des paramètres globaux de modélisation de la cinétique réactionnelle macroscopique. L’expertise fine acquise, tant sur la description des mécanismes physiques locaux que sur le développement de modèles sous le logiciel COMSOL, permettra au (à la) candidat(e) de développer ses champs de compétence dans un domaine et avec un outil facilement valorisable dans différents secteurs industriels et académiques.

Déroulement de la thèse :

Pour ce faire, le (la) candidat(e) s’appuiera sur l’utilisation d’une approche de type coeur rétrécissant qui s’avère très bien adaptée à la modélisation de ce type de phénomènes. Cette thématique nécessite d’étudier la diffusion d’espèces chimiques sur un maillage mobile, permettant de traduire les variations de volume des phases en présence. L’exploitation de différentes études issues de la littérature allant de conditions quasi isothermes et isobares incluant un échange solide/gaz (procédé de séparation) vers des conditions de pression de l’ordre de 10 bars et des températures de l’ordre de [-50°C ; +50°C] pour des applications de stockage, permettra de valider le modèle dans de larges conditions expérimentales. Le (la) candidat(e) bénéficiera d’un contexte de formation idéal au logiciel (SIMTEC étant formateur et consultant certifié COMSOL) ainsi que des interactions fortes avec différents acteurs du projet (universitaires et industrielles). Différents outils ont déjà été développés et les équipes possèdent une connaissance du sujet qui bénéficiera à un démarrage efficient du (de la) candidat(e).

Directeur de thèse et école doctorale :

Jean Marc DEDULLE – I-MEP2 Université Grenoble Alpes (Codirection P. Namy et V. Bruyère SIMTEC)

Contact :

Thomas PARIS – CEA/Valduc – 21120 Is sur Tille – 03 80 23 40 00