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Etude de matériaux d’anode inerte : application à la conversion d’oxyde métallique en métal par électrolyse en milieu chlorures fondus

ABG-80203 Sujet de Thèse
14/09/2018 > 25 et < 35 K€ brut annuel
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CEA VA
Dijon - Bourgogne-Franche-Comté - France
Etude de matériaux d’anode inerte : application à la conversion d’oxyde métallique en métal par électrolyse en milieu chlorures fondus
  • Génie des procédés
  • Chimie
  • Sciences de l’ingénieur
Electrochimie, Matériaux, Procédés

Description

Objectif de la thèse : La thèse proposée a pour but d’étudier et de comparer différents matériaux d’anode pouvant être employés pour réaliser un dégagement d’oxygène lors d’électrolyses dans un milieu CaCl2-CaO fondus (T : 850°C).

Depuis le début des années 2000, de nouveaux procédés ont été proposés par Fray (FFC process) et Ono et Suzuki (OS process) afin de réduire l’oxyde de titane en titane métal par électrolyse en milieu CaCl2 fondu. Ce type de procédé est également évalué en vue de remplacer plusieurs procédés historiques de production de différents métaux réfractaires.

Une des problématiques de cette méthode concerne la gestion de la réaction anodique, la plupart des matériaux « standards » étant consommés ou fortement dégradés durant l’opération. La thèse doit conduire à la détermination d’un nouveau matériau d’anode inerte, de son design et de le tester lors d’électrolyses à échelle laboratoire puis semi-industrielle. Elle couvre des études scientifiques de base et des études technologiques nécessaires au développement du procédé.

Déroulement de la thèse : Dans un premier temps, il s’agira de définir les matériaux d’anode susceptibles de répondre aux besoins en s’appuyant sur les ressources bibliographiques et les propriétés thermodynamiques disponibles.

Dans un second temps, des données expérimentales, obtenues par exemple par électrochimie analytique, permettront d’étudier le(s) mécanisme(s) de réaction(s) d’oxydation se déroulant à l’anode lors d’une électrolyse dans CaCl2-CaO, dans une gamme de pourcentage massique de CaO variant de 1 à 3%. Une étude de la microstructure de ces matériaux permettra de consolider l’étude de mécanisme et de valider les réactions.

Enfin, après avoir affiné les conditions opératoires (densité de courant applicable, géométrie de l’anode etc….), les matériaux d’anode inerte retenus seront évalués lors de tests sur le procédé pilote. Une attention particulière sera portée à la pollution dans le métal formé induite par l’anode testée.

Nature du financement

Cifre

Précisions sur le financement

Présentation établissement et labo d'accueil

CEA VA

La thèse se déroulera sur le site du Laboratoire de Génie Chimique de l’Université Paul Sabatier de Toulouse et sur le centre du CEA/Valduc proche de Dijon

Intitulé du doctorat

Doctorat de Génie des Procédés et de l'Environnement

Pays d'obtention du doctorat

France

Etablissement délivrant le doctorat

Université Toulouse III

Ecole doctorale

MEGEP

Profil du candidat

Le candidat recherché possédera idéalement des connaissances en chimie, thermodynamique, électrochimie et matériaux. Il devra également avoir un goût prononcé pour l’expérimentation.

Date limite de candidature

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