Thermoélectricité

La COP26 a permis de conclure des accords sur l'objectif neutralité de carbone au niveau mondial d'ici le milieu du siècle. En conséquence, la redéfinition de la manière dont l'énergie est produite et utilisée devient une étape cruciale vers un système plus durable. Si l'on exclut les sources solaires, environ 70 % des énergies primaires en Europe (2860 TWh/an, soit ~65€ milliards d'euros) sont perdues sous forme de chaleur, classées en trois catégories principales selon la température : haute (>600 °C), moyenne (200-600 °C) et basse (<200 °C). Alors que la chaleur issue des catégories haute et moyenne peuvent être recyclées comme source pour déclencher d'autres processus, la chaleur de basse température, principale responsable de la part des déchets, est dissipée/perdue dans l'environnement. Les systèmes conventionnels de récupération de chaleur peuvent être des économiseurs, des chaudières, des préchauffeurs d'air, etc. Cependant, ces technologies sont généralement déployées avec une source de chaleur élevée et des installations centralisées et encombrantes, et ne conviennent pas aux applications portables. Les systèmes de stockage d'énergie thermiquement rechargeables constituent une option plus pratique pour réutiliser la chaleur perdue à des fins quotidiennes. Les technologies des générateurs thermoélectriques (TEG) permettent de convertir la chaleur en électricité. Deux principales catégories de TEG sont les électroniques (basés sur le Seebeck électronique d'une paire de semi-conducteurs solides de type p et n) et les ioniques (basés sur le Seebeck ionique d'un électrolyte). Ces derniers ont été récemment développés et sont parmi les plus efficaces.

Le projet ANR ASTICO vise à développer les dispositifs générateurs thermoélectriques basant sur le principe de TEG ioniques. Cette thèse vise à explorer et développer de nouveaux matériaux permettant de stocker l’énergie récupérée sous forme de chaleur dans un supercondensateur. Cet objectif passe par le développement d’électrolytes polymères ayant une efficacité thermoélectrique élevée. La technologie étant récente, les paramètres déterminants l’efficacité du dispositif seront à définir dans un premier temps. La synthèse d’électrolytes polymères sera ensuite réalisée. Enfin, leur intégration dans un TEG permettra d’évaluer les performances de ce dernier.

Ce projet offre au doctorant la possibilité de travailler dans un cadre multi-disciplinaire dans le domaine de l’énergie. Il développera ses connaissances en chimie, physicochimie et en électrochimie des polymères ainsi qu’en caractérisations chimiques, physicochimiques et électrochimiques. Le doctorant participera également aux réunions d’avancement de projet et interagira avec les autres partenaires du projet, ce qui renforcera ses compétences de communication.

Situé sur le site de Neuville-sur-Oise, le Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (LPPI) regroupe une vingtaine d’enseignants-chercheurs de diverses spécialités scientifiques (polyméristes, électrochimistes, chimistes inorganiciens, physiciens des surfaces et interfaces,…), 5 membres permanents administratifs et techniques et une trentaine de membres non-permanents (post-doctorants, doctorants, …).
Fort de cette pluridisciplinarité, le LPPI développe des thématiques de recherche concernant les matériaux polymères à architecture contrôlée, les matériaux polymères conducteurs ioniques et les matériaux (macro)moléculaires semi-conducteurs et conducteurs électroniques et leur modélisation.

• Profil du candidat : Master en Chimie ou diplôme d’ingénieur
• Compétences recherchées : chimie des polymères et électrochimie

• Compétences annexes

  Esprit critique, curiosité, capacité de synthèse et d’ouverture, travail en équipe (communication orale et écrite), autonomie, gestion du temps.