Solubilité de l'hydrogène dans les saumures : applications à l'hydrogène naturel et le stockage en sous-sol
Direction Sciences de la Terre et Technologies de l’Environnement

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

La Direction Sciences de la Terre et Technologies de l’Environnement met en œuvre ses moyens expérimentaux et numériques afin de caractériser, comprendre et modéliser le sol et le sous-sol.

Solubilité de l’hydrogène dans les saumures : applications à l’hydrogène naturel et le stockage en sous-sol

Les recherches sur le stockage de l’hydrogène visent à développer des solutions sûres, dont les capacités sont en adéquation avec les besoins volumiques des applications visées et économiquement viables. Une attention particulière est portée au stockage géologique, notamment par injection dans des cavités salines ou des réservoirs poreux naturels, offrant une capacité à grande échelle avec une sécurité renforcée. Par ailleurs, le stockage sous forme d’hydrates d’hydrogène à l’échelle intermédiaire (e.g. station de carburant) suscite un intérêt croissant, en raison de leur densité énergétique élevée et leur potentiel pour un transport et une conservation efficace.

Le développement de cette technologie de stockage/ nécessite une étape de caractérisation des solutions aqueuses qui la composent, notamment la mesure de la solubilité de l’hydrogène. Or, cette solubilité est relativement faible, et les données expérimentales disponibles sont insuffisantes voire inexistantes ; ce qui complique la modélisation thermodynamique indispensable pour une mise à l’échelle du procédé de stockage en réservoir.

Ce stage a pour objectif de mesurer la solubilité de l’hydrogène à basse pression (inférieures à 100 bar) dans des saumures de nature chimique différentes.

L’étudiant sélectionné évoluera dans des laboratoires dotés d’équipements innovants à haute pression et interagira avec des étudiants, techniciens et ingénieurs motivés à l’idée de partager leurs connaissances.

Programme du stage

Dans un premier temps, il s’agira de réaliser des mesures de solubilité de l’hydrogène dans des solutions aqueuses de NaCl à différentes températures, puis de comparer les résultats obtenus aux rares données disponibles dans la littérature.

Par la suite, plusieurs sels mono- et divalents seront étudiés à force ionique constante afin d’évaluer leur influence sur la solubilité de l’hydrogène. Enfin, des mélanges de sels seront également investigués. Les données expérimentales obtenues seront confrontées aux prédictions de modèles thermodynamiques, dans l’objectif de contribuer à leur validation et calibrer les modèle géochimique (ex : COORES et TemisFlow).

En parallèle, des mesures Raman in situ seront effectuées afin d’évaluer la possibilité d’utiliser la sonde Raman haute pression (HP Raman) comme détecteur d’hydrogène.

Profil recherché

Ce stage s’adresse à un(e) étudiant(e) motivé(e) par la physico-chimie expérimentale, notamment la thermodynamique, et faisant preuve de rigueur, indispensable pour travailler avec des équipements sous pression et en atmosphère d’hydrogène.

• Des connaissances sur les modèles thermodynamiques seront appréciées.

Informations complémentaires

Mots-clefs : Hydrogène, thermodynamique, gaz, stockage, expérimental.

Durée et Période du stage : 5 mois, de février/mars à juin/juillet 2027
Proposition de thèse en continuité envisagée : Oui
Lieu du stage : IFPEN, 4 avenue de Bois Préau - 92852 Rueil Malmaison

Candidature : Envoyer un CV, les 3 derniers relevés de note et une lettre de motivation