Études sur les polluants générés par les systèmes de combustion d'ammoniac-hydrogène // Studies of pollutants produced in ammonia-hydrogen combustion systems

Dans le contexte des préoccupations croissantes en matière de sécurité énergétique et de réchauffement climatique, la transition vers des économies à faible teneur en carbone sera soutenue par l'utilisation de nouveaux vecteurs énergétiques, parmi lesquels l'ammoniac constitue une solution très prometteuse pour les applications industrielles. En particulier, le craquage partiel de l'ammoniac permet d'obtenir des mélanges NH₃/N₂/H₂ à haut rendement énergétique qui peuvent être utilisés dans les systèmes de combustion. Cependant, le développement de brûleurs à combustible flexible efficaces et propres avec une combustion stable des mélanges NH₃/N₂/H₂ soulève d'importantes questions concernant les émissions polluantes associées, notamment les NOx, le NH₃ imbrûlé et les éventuels gaz à effet de serre.
Ce travail de thèse portera sur la caractérisation des produits de pollution issus de l'oxydation de ces mélanges et leur évolution dans l'atmosphère. Les analyses détaillées des émissions polluantes seront réalisées à l'aide d'un tube à choc à impulsion unique, couplé à de multiples dispositifs de diagnostic. Les tubes à choc sont des dispositifs expérimentaux dans lesquels la température et la pression sont portées à des conditions bien définies au moyen d'ondes de choc. Différents mélanges de carburants seront testés, dans des conditions similaires à celles des dispositifs de combustion modernes. Les produits du processus d'oxydation seront collectés en vue d'analyses ultérieures.
Cette phase des travaux sera de nature exploratoire et fera appel à un large éventail de techniques d'analyse. Parmi les analytes ciblés figurent notamment le diazène, l'hydrazine, NH₃, HONO, NO, NO₂ et N₂O, ainsi que NH₂OH. Une fois identifiés, ces composés seront étudiés à l'aide d'une plateforme de pointe des chambres de simulation atmosphérique afin de caractériser leurs effets dans l'atmosphère.
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In the context of increasing concerns for energy security and global warming, the transition towards low-carbon economies will be supported by the use of new energy vectors, among which ammonia (NH₃) constitutes a very promising solution for industrial applications. In particular, the partial cracking of ammonia provides energy-efficient NH₃/N₂/H₂ mixtures that can be used in combustion systems. However, the development of efficient and clean burners with stable combustion of NH₃/N₂/H₂ blends raises important questions regarding the associated pollutant emissions, including NOx, unburnt NH₃ and other possible greenhouse gases.
The thesis work will investigate the oxidation pollutant products of these blends and their fate in the atmosphere. Detailed analyses of pollutant emissions will be performed implementing a high-purity, single-pulse shock tube with multiple diagnostics. Shock tubes are experimental devices in which temperature and pressure are raised to well-defined conditions by means of shock waves. Different fuel blends will be tested, at conditions similar to modern combustion devices. Products of the oxidation process will be collected for subsequent analyses. This phase of the work will be exploratory, where a broad range of analytical techniques will be applied. Examples of target analytes include diazene, hydrazine, NH₃, HONO, NO, NO₂ and N₂O and NH₂OH. Once the products have been identified, these will be studied using a state-of-the-art atmospheric chamber platform to simulate their effects in the atmosphere.
This thesis will provide fundamental information for the large-scale exploitation of ammonia and related combustion technologies, promoting at the same time public awareness and societal acceptance.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Autre financement public

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Université d'Orléans

552 Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU

1) diplôme en chimie, physique ou sciences analytiques avec de bonnes résultats ; 2) connaissances de base en cinétique chimique ; 3) préférence pour le travail expérimental ; 4) capacité à travailler en équipe ; 5) bon niveau en anglais. Les candidatures doivent contenir un CV avec références, une lettre de motivation, les relevés de notes si disponibles. Veuillez noter que le candidat devra obtenir l'accord du Fonctionnaire de Défense et de Sécurité (FDS) avant d'être recruté.
1) degree in chemistry/ physical/ analytical sciences with good grades; 2) basic knowledge of chemical kinetics; 3) enthusiasm for experimental work; 4) ability to work in team; 5) good level of English. Applications should include a CV with referees, covering letter, transcripts if available. Please note, the candidate will have to pass approval by the Defense and Security Officer before hiring.