Offre de thèse : Coulabilité de sels déliquescents additivés pour le stockage de chaleur

Contextes et enjeux — Le stockage de chaleur latente par adsorption-désorption d’humidité sur un lit de sel pulvérulent en réacteur circulant est un procédé à l’étude dans le cadre du projet ANR Stock-HD (Stockage de chaleur thermochimique Haute Densité

énergétique pour les réseaux de chaleur urbains) fédérant 2 laboratoires académiques et une entreprise pour l’usage d’énergies renouvelables dans ces réseaux. Parmi les nombreux défis à relever subsiste le stockage et la manutention du sel, malgré les

avancées dans la quantification de la résistance mécanique des milieux granulaires humides, en raison de leur déliquescence. Pour une bonne maîtrise de ces écoulements lents et cyclabilité du sorbant, il est nécessaire de quantifier la résistance mécanique de ces poudres et leur évolution temporelle, sous une grande gamme d’humidité relative constantes mais aussi, suite, aux cycles de sorption-désorption de l’eau qui conduisent à des transferts irréversibles de matière.

Objectifs — Dans ce travail de thèse, plusieurs étapes sont identifiées :

Mesurer et évaluer la coulabilité du sorbant (divers sels) et quantifier les propriétés mécaniques sous contraintes quasi-statiques (cellules de cisaillement instrumentées) en fonction de l’eau présente et des processus de vieillissement (frittage, ségrégation, …) en cycle répété.

Étudier l’adjonction d’agents anti-mottants dans le lit de poudre et tester de nouvelles stratégies de mise en forme par encapsulation des poudres pour assurer leur coulabilité.

L’objectif de ce programme est de comprendre les mécanismes physiques (limitation du film à la surface apparente des grains par encapsulation, limitation de la taille des ponts capillaires par un effet d’écartement entre grains, limitation des transferts d’humidité

pénalisants lors du stockage, …) et leur impact sur la mise en écoulement, la stabilité du stockage, ainsi que sur les puissances échangées dans le réacteur (surface d’échange sel-atmosphère, masse inerte ; par études thermogravimétriques).

Ces différentes approches auront une première application d’utilisation dans le prototype de réacteur thermochimique qui sera en développement au Laboratoire Locie (ANR Stock-HD).

Contact et candidature :
CV détaillé et lettre de motivation à alain.de_ryck@mines-albi.fr et driss.oulahna@mines-albi.fr
Date de début de thèse (36 mois) : à partir du 1er novembre 2024
Lieu : La thèse se déroulera au Laboratoire Rapsodee IMT Mines Albi
Travaux en partenariats avec Le LOCIE (LabOratoire proCédés énergIe bâtimEnt) - CNRS Université Savoie Mont-Blanc Savoie travaillant dans les sciences de l’ingénierie et des systèmes et Manaslu Ing.
Mots-clés :
génie des procédés, milieux particulaires, écoulements, mise en forme, interactions solides-fluide, calorimétrie, sorption
Bibliographie:
Farcot, Le Pierrès, Fourmigué, Experimental investigation of a moving-bed heat storage thermochemical reactor with SrBr2/H2O couple, Journal of Energy Storage, 26 (2019) 101009.
Louati, Oulahna, de Ryck, Effect of the particle size and the liquid content on the shear behaviour of wet granular material, Powder Technology, 315 (2017) 398-409.

Profil et compétences recherchés :

Candidat.e ayant obtenu un master 2 ou ingénieur en génie de procédé, ayant des connaissances dans le domaine des poudres, motivé.e pour travailler sur un projet collaboratif impliquant l’expérimentation et la modélisation des phénomènes observés.

Un niveau d’anglais suffisant pour la communication scientifique écrite et orale sera demandé.