Stage - Bac+5 - Développement de Nouveaux Ionomères Biosourcés H/F - CEA

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au coeur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

- La conscience des responsabilités
- La coopération
- La curiosité

Les technologies actuelles d'électrolyseurs de l'eau et de piles à combustible permettant de convertir l'électricité en hydrogène et vice-versa, dans une optique de stockage chimique d'électricité renouvelable, reposent notamment sur des systèmes à membrane échangeuse de protons (PEM, Proton Exchange Membrane).

Malgré de bonnes performances électrochimiques et une efficacité élevée, ces derniers utilisent des catalyseurs onéreux à base de métaux du groupe du platine (PGM), ainsi que des membranes polymères fluorées comme le Nafion qui soulèvent des préoccupations environnementales liées aux substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) émises lors de leur fabrication, leur fonctionnement, et leur fin de vie.

Ces éléments constituent un frein au déploiement à grande échelle de ces technologies. Les technologies alcalines reposant sur des membranes échangeuses d'anions (AEM, Anion Exchange Membrane) constituent une alternative prometteuse puisqu'elles n'utilisent ni polymère fuoré, ni catalyseur platinoïde. Toutefois, la durabilité de ces membranes limite la technologie : des dégradations mécaniques peuvent apparaître après seulement 500 heures de fonctionnement dans certains systèmes. Une membrane doit permettre de satisfaire plusieurs exigences techniques : une conductivité ionique des ions hydroxydes (OH) de l'ordre de 100 mS·cm¹ à température ambiante, un transport efficace de l'eau, une faible perméabilité aux gaz et une stabilité mécanique, thermique et chimique compatible avec une durée de fonctionnement cible de 50 000 heures.

Dans cette perspective, ce stage vise à :

1) caractériser la structure chimique d'ionomères commerciaux (polymères, cations, masses molaires moyennes et taux de réticulation), leurs performances mécaniques et électrochimiques (des tests de durabilité seront mis en place),

2) développer une voie simple de synthèse/ fonctionnalisation d'un polymère biosourcé susceptible d'être utilisé comme matériau constitutif d'une membrane échangeuse d'anions (AEM), puis évaluer ses propriétés mécaniques et électrochimiques.

Différents moyens de caractérisation seront mis en oeuvre tels que la spectroscopie RMN, le FTIR, la capacité d'échange ionique, la mesure de conductivité ionique ou encore la traction en humidité.

De formation Bac +5 (type ingénieur ou master) vous êtes à la recherche d'un stage d'une durée de 6 mois en lien direct avec le sujet de stage proposé.

Appétence particulière pour les polymères

Compétences scientifiques : Physico-chimie des polymères

Vous êtes reconnu(e) pour votre : rigueur, capacité à rendre compte, curiosité,

• Synthèse de polymère
• Spectroscopie
• Chimie