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ECO-dispositif THERMOELECtrique

ABG-77855 Sujet de Thèse
16/05/2018 > 25 et < 35 K€ brut annuel
Université de Montpellier
Montpellier - Occitanie - France
ECO-dispositif THERMOELECtrique
  • Chimie
  • Physique
  • Sciences de l’ingénieur
Énergie, Thermoélectricité, Nanocomposite, Frittage flash (SPS), Synthèse, Caractérisation

Description

Ce sujet de thèse fait partie d’une problématique environnementale et économique. L’utilisation d’énergies fossiles pour la production d’énergie posant un problème de développement durable, il est nécessaire de trouver de nouvelles voies pour la production et / ou la récupération d’énergie. Les matériaux thermoélectriques peuvent participer à cet effort, notamment dans les transports, en convertissant la chaleur perdue (circuit d'échappement par exemple) en électricité (effet Seebeck). Leur fiabilité a par ailleurs été démontré lors des différentes missions spatiales (ex : les sondes Voyager I et II fonctionnent toujours après plus de 30 ans d’activité). Cependant, les dispositifs principalement commercialisés aujourd’hui dans la gamme de température 500 - 900K sont constitués d’éléments toxiques, tels que le tellure, le plomb ou le sélénium, ce qui limite leur application à grande échelle. L'objectif de ce projet est d'élaborer des matériaux thermoélectriques à la fois performants et respectueux de l'environnement, en vue de leur commercialisation. Pour ce faire, nous avons sélectionné des siliciures mettant en œuvre des éléments abondants et ayant un faible impact sur l’environnement et dont le potentiel d’optimisation est élevé.

Un moyen d’augmenter le rendement de conversion thermoélectrique est d’améliorer les propriétés électroniques en diminuant la dimensionnalité du système considéré, en ajoutant des dopants ou en modifiant les interfaces. Une diminution de la dimensionnalité permet aussi d’augmenter la diffusion des phonons (aux interfaces), ce qui est favorable à une diminution de la conductivité thermique. L'ajout de nano-objets carbonés pourraient permettre de multiplier les interfaces et ainsi de limiter la conductivité thermique, tout en contribuant à la nanostructuration lors du frittage.

Dans ce contexte, les objectifs de la thèse proposée sont :

  • de synthétiser des siliciures (massifs et nano-objets) ; différentes techniques de synthèse seront utilisées (croissance cristalline, four à arc, mécano-broyage/synthèse…).
  • de préparer des nanocomposites par différentes méthodes de mélange.
  • de consolider par frittage flash (Spark Plasma Sintering) les nanocomposites et de contrôler leur nanostructure.
  • d'effectuer la caractérisation chimique, structurale (DRX), microstructurale (MEB, MET), de caractériser les propriétés électroniques (Hall, Van der Paw, coefficient Seebeck), thermiques (3 omega, Laser Flash, DSC) et de dynamique de réseau (Raman, IR, Neutron).
  • de concevoir un prototype et de caractériser ses performances.

Nature du financement

Contrat doctoral

Précisions sur le financement

Présentation établissement et labo d'accueil

Université de Montpellier

Les travaux de recherche font partie d’une collaboration entre Montpellier et Toulouse et sont financés par l’Institut Carnot Chimie Balard Cirimat (ICCBC). Le candidat intégrera l’Institut Charles Gerhardt Montpellier (ICGM) où se côtoient des chimistes, physiciens et métallurgistes et le Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux (CIRIMAT) à Toulouse.

Site web :

Profil du candidat

Le candidat devra présenter un parcours en science des matériaux, chimie, physique ou chimie du solide ainsi qu’une forte motivation pour l’expérience.

Date limite de candidature

15/06/2018
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