Modélisation ab-initio des propriétés de l'oxyde de praséodyme pour l'électrolyse haute température

Description du sujet de thèse

Domaine
Défis technologiques

Sujets de thèse
Modélisation ab-initio des propriétés de l'oxyde de praséodyme pour l'électrolyse haute température

Contrat
Thèse

Description de l'offre
Les cellules à oxyde solide (SOC) sont des systèmes de conversion d'énergie réversibles et efficaces pour la production d'électricité et d'hydrogène décarboné. Elles sont aujourd'hui considérées comme l'une des solutions technologiques clés pour la transition vers un marché de l'énergie renouvelable. Un SOC est constitué d'un électrolyte dense pris en sandwich entre deux électrodes poreuses. À ce jour, la commercialisation à grande échelle des SOC nécessite encore l'amélioration de leurs performances et de leur durée de vie. Dans ce contexte, les principales limitations en termes d'efficacité et de dégradation des SOCs ont été attribuées à l'électrode à oxygène conventionnelle en La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3. Pour résoudre ce problème, il a récemment été proposé de remplacer ce matériau par une électrode alternative basée sur le PrOx. En effet, ce matériau présente une activité électro-catalytique élevée pour la réduction de l'oxygène et de bonnes propriétés de transport. Les performances des cellules incorporant cette nouvelle électrode sont prometteuses et pourraient permettre d'atteindre les objectifs requis pour une industrialisation à grande échelle (c.-à-d -1,5A/cm2 à 1,3V à 750°C et un taux de dégradation de 0,5%/kh). Cependant, il a également été démontré que le PrOx subit des transitions de phase en fonction des conditions de fonctionnement de la cellule. L'impact de ces transitions de phase sur les propriétés de l'électrode et sur ses performances est encore inconnu. Par conséquent, l'objectif de ce doctorat est d'acquérir une compréhension approfondie des propriétés physiques du PrOx et leur influence sur la performance de l'électrode à l'aide d'une méthodologie combinant des calculs ab-initio et la modélisation électro-chimique.

Université / école doctorale
Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production (IMEP2)
Université Grenoble Alpes

Localisation du sujet de thèse
Site
Grenoble

Critères candidat
Formation recommandée
Master in solid-state physics or solid-state chemistry, and a strong experience with modeling and numerical simulations.

Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025

Personne à contacter par le candidat
HARTMANN Cintia
cintia.hartmann@cea.fr
CEA
DES/DTCH//LES
17 avenue des Martyrs
38054 Grenoble cedex 9
0438782160

Tuteur / Responsable de thèse
LAURENCIN Jerôme
jerome.laurencin@cea.fr
CEA
DES/DTCH
17 avenue des Martyrs
38054 Grenoble cedex 9
0438782210

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