Ingénieur / Ingénieure de recherche scientifique (H/F)

Mission :

Le captage direct du dioxyde de carbone dans l'air (Direct Air Capture - DAC) constitue une approche prometteuse pour contribuer à la réduction des émissions nettes de CO2. Le développement de technologies de captage performantes nécessite toutefois d'améliorer l'efficacité énergétique, la durabilité et le coût des différentes étapes du procédé.

Dans ce contexte, l'Institut Européen des Membranes (IEM - ENSCM, Université de Montpellier, CNRS UMR 5635) mène des travaux de recherche portant sur le développement de membranes bipolaires destinées à des procédés électrochimiques de séparation et de conversion.

Les membranes bipolaires associent une couche échangeuse de cations et une couche échangeuse d'anions, séparées par une interface au niveau de laquelle la dissociation de l'eau peut être favorisée. Le contrôle de la composition, de la structure et des propriétés de cette interface est déterminant pour obtenir des membranes présentant de bonnes performances électrochimiques, une faible résistance électrique et une stabilité suffisante en fonctionnement.

L'objectif du projet est de développer et d'optimiser de nouvelles méthodes de fabrication de membranes bipolaires et d'établir les relations entre leur composition, leur structure, leurs propriétés physicochimiques et leurs performances électrochimiques.

Une attention particulière sera portée au choix des matériaux polymériques, aux conditions de mise en forme des différentes couches, à leur assemblage, à la maîtrise de l'interface bipolaire ainsi qu'à l'incorporation éventuelle de matériaux catalytiques permettant d'améliorer la dissociation de l'eau.

Les membranes développées seront caractérisées à différentes étapes de leur fabrication puis évaluées dans des dispositifs électrochimiques afin d'identifier les formulations et architectures les plus performantes

Activités :

• Participer à l'étude bibliographique et à l'identification des matériaux et stratégies de fabrication pertinents pour les membranes bipolaires.
• Sélectionner et mettre en œuvre des polymères échangeurs d'anions et de cations ainsi que les éventuels agents de réticulation, additifs, supports et matériaux catalytiques.
• Développer et optimiser les formulations nécessaires à la préparation des différentes couches constitutives des membranes.
• Développer différentes méthodes de fabrication et de dépôt des couches membranaires, notamment par casting, spray coating et autres techniques de dépôt adaptées.
• Optimiser les paramètres de fabrication : composition des solutions, concentration, conditions de dissolution, épaisseur des couches, séchage, assemblage et post-traitement.
• Étudier différentes stratégies d'assemblage des couches anioniques et cationiques et optimiser l'adhésion et la stabilité de leur interface.
• Étudier l'incorporation et la distribution de matériaux catalytiques à l'interface des membranes bipolaires.
• Réaliser les caractérisations physicochimiques et structurales des membranes : microscopie électronique, spectroscopies infrarouge et Raman, analyses thermiques, angle de contact, potentiel zêta et caractérisations mécaniques.
• Étudier les propriétés électriques et ioniques des membranes, notamment leur conductivité ionique, leur résistance électrique et leur capacité d'échange ionique.
• Réaliser des caractérisations électrochimiques des membranes et notamment des mesures courant-tension (J-V).
• Mettre en œuvre des essais en cellule électrochimique permettant d'étudier la dissociation de l'eau et le transport des espèces ioniques à travers les membranes.
• Étudier l'influence des principaux paramètres opératoires sur les performances des membranes.
• Évaluer la stabilité chimique, mécanique et électrochimique des membranes au cours d'essais prolongés ou de cycles successifs de fonctionnement.
• Caractériser les membranes avant et après fonctionnement afin d'identifier les éventuelles modifications structurales ou chimiques responsables d'une évolution de leurs performances.
• Assurer la traçabilité des expériences, le traitement et l'analyse des données ainsi que la mise en forme des résultats.
• Participer à la rédaction de rapports scientifiques et techniques et à la valorisation des résultats obtenus.

Le projet présente une forte dimension applicative et de transfert technologique. Les membranes développées au laboratoire seront progressivement évaluées dans des conditions représentatives de leur utilisation dans des procédés électrochimiques liés au captage du CO2.

L'ingénieur de recherche (H/F) travaillera ainsi à l'interface entre recherche académique, développement de matériaux, électrochimie, génie des procédés et transfert technologique.

Une attention particulière sera portée à la reproductibilité des procédés de fabrication, à la durabilité des membranes .