Laboratoire d'Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences (LICSEN)
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The LICSEN (Laboratory of Innovation in Surface Chemistry and Nanosciences) combines chemists and physicists (14 CEA staff members, 2 university associates, ~14 Ph.D students and postdoctoral fellows) around a core expertise in the field of chemical functionalization of surfaces and nanomaterials. The main objective is to provide these surfaces and nanomaterials with additional properties of interest in the fields of sustainability, renewable energies and nanosciences for information and health technologies. Our studies expand from the understanding of chemical and physical mechanisms at the fundamental level up to the development of patented processes. The laboratory notably has strong interactions with industrial partners. |
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Learn more about our activities following the links below:
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Surface Functionalization & Chemistry of Nanomaterials (Functionnalization processes (graftfast, SEEP...), nanomaterial grafting) |
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Materials for Energy (H2 fuel cells (PEMFC), Photovoltaic, Photo-electro-catalysis) |
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Sustainability & Recycling (Air and gas purification, Liquid-liquid and solid-liquid recovery processes, Joint CEA/NTU laboratory SCARCE) |
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Nanomaterial Optics and Optoelectronics (Graphene Quantum Dots, Carbon nanotube optoelectronics, 2D Materials) |
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Surface Chemistry for Biology & Health (Functionnalized medical implants, Antibacterial surfaces) |
#51 - Màj : 25/01/2024
Thèmes de recherche
Biologie et santé / Biology and health @ NIMBE
Plusieurs laboratoires du NIMBE ont une activité de recherche en lien avec la biologie ou la santé : Le LICSEN développe des technologies innovantes permettant d'obtenir des surfaces et nanostructures fonctionnalisées qui ont de multiples applications pour la biologie et les soins de santé : biocapteurs, implants, administration de médicaments, surfaces bactéricides...
Les recherches fondamentales sur les matériaux permettent de développer des méthodes pour élaborer des matériaux complètement nouveaux aux propriétés originales. Ces recherches permettent d'adapter les matériaux pour obtenir les meilleures performances dans la réaliation de dispositifs électroniques ou optiques.
De la molécule au matériau moléculaire
Pour obtenir des objets fabriqués avec des caractéristiques et des spécificités originales, la fabrication de matériaux moléculaires est abordée en assemblant des briques élémentaires, comme des atomes, des molécules simples ou complexes ou des nanostructures (nanotubes de carbone et feuilles de graphène notamment) sur des supports métalliques, minéraux ou organiques, du verre...
Matériaux pour l'électronique et l'optique - Electronique organique et moléculaire
L'électronique organique et moléculaire vise à développer un traitement de l'information basé sur différents types de nano-objets (molécules, bio-molécules, nanoparticules, nanotubes de carbone, graphène...).
Du fait de leur taille, les nanoparticules peuvent interagir avec les éléments du vivant, de la cellule à la molécule biologique. Ceci peut être mis à profit en médecine pour cibler des traitements, mais peut aussi présenter des effets indésirables, lors d'une forte exposition.
Économie circulaire - environnement @ NIMBE
Plusieurs thématiques de recherche du NIMBE concourent à mieux contrôler notre environnement (analyse, méthodes) et assurer la meilleure gestion possible de nos déchets : Recyclage (LICSEN) La maitrise de nos ressources en éléments chimiques de haute valeur, la nécessité de ne plus rejeter de carbone fossile dans l'atmosphère imposent aujourd'hui une transition énergétique et économique majeure, où le recyclage de nos matières premières (terres rares, plastiques, CO2.
De nombreuses méthodes sont développées par les équipes du NIMBE (LEDNA, LICSEN, LIONS, LSDRM) pour développer des capteurs chimiques ou biochimiques sensibles, sélectifs et efficaces.
Chimie environnementale et dépollution / Environmental chemistry and depollution
Les nanotechnologies offrent de nombreuses méthodes innovantes pour le piégeage de nombreux éléments polluants, chimiques, biologiques ou encore des métaux lourds. Des méthodes de dépollution à l'aide de filtres à base de matériaux nanoporeux ou de fibres de carbone fonctionnalisées sont ainsi développées au LICSEN.
L'incorporation de nano-objets ou la nanostructuration (à une échelle < 100 nm) au sein d'un matériau (solide cristallisé ou matière molle) permettent d'élaborer des "nanomatériaux" aux propriétés physico-chimiques nouvelles (réactivité chimique, propriétés mécanique ou électrique, biologique...).
Interfaces, fluides complexes et microfluidique
Selon le domaine (énergies bas carbone, nanosciences pour les technologies de l'information et de la santé (RF-TIS), interaction rayonnement-matière) plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliquées sur cette thématique.
Domaines Techniques
L'éclairement, par un rayonnement suffisamment énergétique, de la surface d'un matériau peut conduire à l'émission d'électrons dont la spectroscopie (étude en énergie) apporte des informations sur la composition de la surface étudiée.
La microscopie électrochimique (SECM, pour Scanning ElectroChemical Microscopy) est une technique électrochimique qui s’est développée à partir de la fin des années 90. Elle consiste à approcher une électrode de taille micrométrique d’une surface qu’on cherche à étudier.
L'électrochimie est utilisée dans une large diversité de situations, que ce soit pour analyser des processus (corrosion, mécanismes de réactions en solution, etc... ) ou pour caractériser des matériaux -entre autre pour l'énergie.
A l’IRAMIS, l’électrochimie est utilisée dans une large diversité de situations, que ce soit pour analyser des processus (corrosion, mécanismes de réactions en solution, etc... ) ou pour caractériser des matériaux. Dans ce dernier volet, l’iramis a de nombreuses activités en électrocatalyse, dans les batteries, ou en biodétection.
Si les surfaces possèdent intrinsèquement des propriétés intéressantes (propriétés optiques ou magnétiques, interface électronique, catalyse, fonction biologique, ...), des fonctions spécifiques peuvent être ajoutées par nanostructuration, ou en déposant un revêtement, ou encore par l'adsorption ou le greffage de molécules aux propriétés spécifiques.
Voir aussi
Voir aussi
Archives 2017 / Latest news LICSEN :
14/11/2017 - Inauguration du Laboratoire Commun CEA-PROTEC Industrie (projet ANR Labcom' Mestrel)
Mercredi 14 novembre, Le CEA-Licsen et la société PROTEC Industrie inauguraient leur laboratoire commun MESTREL pour mettre au point un procédé de préparation de surface avant peinture sans produits chimiques cancérogènes, mutagènes ou reprotoxiques, destiné en particulier à l’aéronautique.
ARCHIVES 2018 / Latest news LICSEN :
20/12/2018 - Seminar by Prof. Anna Chrostowska (IPREM, Pau)
► Prof. Anna Chrostowska, Institut des Sciences Analytiques et de Physicochimie pour l'Environnement et les Matériaux, UMR5254, Université de Pau & Pays Adour will give a seminar entitled « The synergy between theory and experiment in developing the basic science of new heteroaromatic systems » at 11 am on December 12, Room 26 building 127. (Contact: S.
Materials for Energy at Licsen :
In the very active field of chemistry and material-science for renewable energy prodcution, conversion and storage, the Licsen mostly studies : (1) H2 to electricity conversion in platinum-free fuel-cells (of PEMFC type), with a focus on the cathode side (ORR being the most limiting factor); (2) Green H2 production by photo-electro-catalysis; (3) Perovskite-based tandem photovoltaic cells and in particular, their stability.
News LICSEN 2019-2023 :
20/12/2023 - Soutenance de thèse de Nathan Ullberg
La soutenance de thèse de Nathan Ullberg portant sur le sujet « Étude de la visibilité de matériaux 2D semiconducteurs et de leur densité de charge dans des dispositifs électroniques par les techniques de microscopie optique IRM et BALM » a eu lieu le mercredi 20 décembe 2023 à 13h30 au Bât. NeuroPsi.
Optics and optoelectronics of 0D, 1D and 2D nanomaterials :
Nanostructuring graphene into 0D graphene quantum dots (GQD), 1D graphene nanoribbons or 2D nanomeshes allows opening a bandgap in its electronic structure
Graphene Quantum Dots Bottom-up Synthesis and optical properties: The outstanding electronic, optical and mechanical properties of graphene strongly inspire the scientific community.
Surface Chemistry for Biology & Health at LICSEN :
MEDICAL IMPLANTS : Recanalization of coiled aneurysms remains unresolved. To limit aneurysm recanalization after embolization with coils, we propose an innovative approach to optimize aneurysm healing using fucoidan-coated coils. Within a multidisciplinary consortium, LICSEN is leading the coil surface-chemistry part.
Surface Functionalization & Chemistry of Nanomaterials :
LICSEN was founded in 2014 by merging the former LCSI (Laboratoire de Chimie des Surfaces et Interfaces) and LEM (Laboratoir d'Electronique Moléculaire), both having shared expertise in surface functionalization and nanomaterial chemistry. The ability to add new functionalities to surfaces and nanomaterials through the development of chemical functionalization processes remains at the core of many of our activities.
Sustainability & Recycling :
Automatic sorting tool based on computer vision and multi-energy X-rays. Chem. Eng. J. 441, 135886 (2022).
Microfluidics platform combining a microfluidic chip, infrared and X-ray fluorescence spectroscopy for the study of hydrometallurgical processes. Nano Sel. 3, 425 (2022).
Faits marquants scientifiques
13 septembre 2023
Le graphène, matériau bidimensionnel, possède des propriétés mécaniques et électroniques remarquables pouvant permettre de multiples applications : renforcement de matériau composites, dispositifs de stockage d'énergie électrique… La réduction de taille de ce matériau 2D, en éléments de taille nanométriques bien calibrées lui apporte de nouvelles propriétés originales qui méritent d'être plus largement étudiées.
13 janvier 2022
Depuis fin 2018, l'Alliance NTU Singapour - CEA pour la recherche en économie circulaire (SCARCE), premier laboratoire commun du CEA localisé à l’étranger, focalise ses efforts sur le recyclage des déchets électroniques.
28 septembre 2020
Inauguré en mars 2019, le laboratoire commun entre l'Université technologique Nanyang (NTU) de Singapour et le CEA affiche ses premières publications co-signées par des chercheurs de NTU, du CEA-Iramis (NIMBE/LICSEN), de l’ICSM et de la DES à Marcoule.
22 septembre 2020
La contamination bactérienne des surfaces est une problématique majeure dans de nombreux domaines, comme le médical ou l’agroalimentaire. La physiologie particulière des bactéries en surface et le développement de souches multi-résistantes sont deux facteurs qui réduisent l'efficacité des agents antimicrobiens.
12 juillet 2020
Les nanomédicaments sont considérés comme des thérapies prometteuses pour le traitement du cancer. Cependant, leur utilisation clinique reste encore limitée, dû en partie au fait que leur comportement biologique n'est pas encore vraiment élucidé.
31 juillet 2018
De multiples recherches sont aujourd'hui orientées vers le développement de nouveaux colorants comme milieu actif de cellules solaires. Une famille de molécules, dites "push-pull", se révèle particulièrement intéressante car ces molécules associent un groupement donneur et un groupement accepteur d'électron.
19 juin 2018
En association avec le déploiement des sources d'énergies intermittentes (photovoltaïque, éolien...), il est indispensable de poursuivre les efforts de recherche pour améliorer les performances des batteries.
18 décembre 2017
Le CEA, le CNRS et la PME Protec Industrie lancent leur laboratoire commun Mestrel pour mettre au point un procédé de préparation de surface avant peinture, destiné en particulier à l’aéronautique et aux transports, sans produits chimiques dangereux pour la santé.
17 mai 2017
Des équipes du CEA Paris-Saclay, du CNRS du Mans, de l'Institut Fresnel et de l'Université Libanaise ont mis en œuvre une nouvelle technique de microscopie optique permettant d'observer les nanomatériaux bidimensionnels avec une résolution inégalée et de suivre en temps réel leur fonctionnalisation chimique.
15 décembre 2016
La réalisation de dispositifs basés sur l’électronique de spin (spintronique) où une molécule magnétique est le composant actif est un objectif de premier plan dans le domaine du magnétisme moléculaire.
02 octobre 2016
L'analyse de larges quantités de données ou d'images, le développement des véhicules autonomes, les progrès de la robotique ou des biocapteurs, changent nos attentes vis-à-vis des puces électroniques.
19 octobre 2015
Depuis sa découverte le graphène suscite un intérêt considérable du fait de ses propriétés électriques, optiques et mécaniques exceptionnelles. Il se présente aujourd’hui comme l’un des nano-objets les plus prometteurs dans de nombreux domaines d'applications allant de l'électronique à la production et au stockage d’énergie.
02 décembre 2014
Des chercheurs de l'Institut des sciences chimiques de Rennes, en collaboration avec l'ENS Cachan, l'École Polytechnique (Palaiseau) et le CEA (Saclay), ont développé de nouvelles familles de semi-conducteurs organiques, utilisées pour la première fois avec succès dans des "PhOLEDs" : diodes électrophosphorescentes organiques. Publication dans Angewandte Chemie International Edition.
26 juin 2014
Le platine est un élément de référence en matière d'efficacité catalytique, en particulier pour la filière hydrogène énergie : électrolyse de l'eau et réactions à la membrane de piles à combustible.
15 mai 2014
Les structures carbonées nanométriques (nanotubes, fullerènes, plan de graphène,…) possèdent des propriétés de conduction électronique remarquables, dont on essaye de tirer parti pour réaliser de nouveaux dispositifs (capteurs, composant électronique, …), mais à condition de maitriser les différents procédés de leur mise en œuvre.
05 février 2014
De nouvelles réglementations, imposent la recherche de nouveaux procédés industriels, moins dangereux pour la santé ou pour une meilleure préservation de notre environnement. Il en est ainsi des traitements de surface à base de chrome hexavalent (Cr VI), produit hautement cancérogène, utilisés comme préparation des métaux avant peinture.
10 juin 2013
Le nombre déjà important d'objets connectés (aujourd'hui 10 milliards d’objets circulent dans l'internet des objets) est en croissance constante (plus de 30 milliards en 2020, pronostique ABI Research). Un tel développement n'est possible qu'en ayant recours à des techniques de fabrication rapide et à très bas coût.
23 octobre 2012
L'épuration d'effluents demande d'extraire de façon sélective, efficace, contrôlée et à moindre coût les ions dissous dans un solvant. L'équipe LCSI de l'IRAMIS propose le procédé SOLIEX, basé sur la fixation de molécules, offrant une très grande sélectivité dans la capture des ions cibles, sur des feutres de grande surface spécifique.
24 août 2012
Collaboration CEA-DSV/LCBM - CEA-LITEN - CEA-LETI et CEA-IRAMIS
Dans le cadre du développement de la filière énergétique hydrogène, la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau nécessite des catalyseurs efficaces. En remplacement du platine, rare et cher, des oxydes de cobalt ont été proposés.
12 mars 2012
La réalisation de composants électroniques à base de graphène est aujourd'hui un défi technologique plein de promesses, puisque l'on peut espérer bénéficier de la mobilité électronique exceptionnelle au sein de ce matériau, constitué d'un seul plan atomique d'atomes de carbone.
20 décembre 2011
Contact : Bruno Jousselme
L’utilisation usuelle de l’hydrogène est une voie possible d’évolution de notre paysage énergétique, mais qui demande un large déploiement de piles à combustible. Pour ceci, il est nécessaire de développer et mettre en œuvre de nouveaux catalyseurs sans métaux nobles.
24 novembre 2011
Les nanotubes de carbone sont un matériau prometteur à la fois en mécanique, électronique et optique. Si des matériaux composites industriels renforcés en nanotubes commencent à sortir sur le marché, les applications optiques et électroniques sont plus lentes à venir car elles utilisent des nanotubes de carbone semi-conducteurs.
03 juillet 2010
Contact : P. Viel
L'étude de molécules complexes ou de matériaux biologiques individuels nécessite de savoir immobiliser ces objets sans altérer leurs fonctions actives.
04 décembre 2009
Des chercheurs du Laboratoire de chimie et biologie des métaux (CEA-CNRS-Université J.
07 septembre 2009
D. Dulić, P. Lavie, S. Campidelli, A. Filoramo, collaboration : F. Pump et G. Cuniberti (Université de Dresde)
( English version)
Des chercheurs du Laboratoire d'Electronique Moléculaire (IRAMIS/SPEC) ont récemment publié un article intitulé "Controlled Stability of Molecular Junctions" dans la prestigieuse revue internationale Angewandte Chemie. Ce travail réalisé en collaboration avec le groupe du Prof.
24 juin 2009
Assembler des molécules aimants sur des nanotubes de carbone : une première que vient de réaliser une équipe de l'Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (CNRS/Université Paris 11) en collaboration avec l'Institut Lavoisier de Versailles (CNRS/Université de Versailles Saint-Quentin), le laboratoire de Chimie Physique (CNRS/Université Paris 11), le laboratoire d'Electronique Moléculaire (de l'IRAMIS/SPEC au CEA-Saclay) et l'Institut Néel de Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier).
16 mars 2009
J. Charlier, A. Ghorbal, F. Grisotto, S. Palacin
Le développement et la réalisation de dispositifs en micro- et bio-électronique nécessite souvent de déposer des couches de substances organiques sur des surfaces conductrices ou semi-conductrices. Pour ceci l'accroche chimique (ou greffage) est très efficace.
15 décembre 2008
Une fonctionnalisation chimique innovante pour des cellules solaires à base de nanotubes de carbone.
S. Campidelli, A. Filoramo, J.-P. Bourgoin, collaboration : D. M. Guldi (Université d’Erlangen-Nuremberg) T. Torres (Université de Madrid), M. Prato (Université de Trieste)
Les éditeurs de la revue « Journal of the American Chemical Society » ont récemment choisi pour "JACS Select" un article du Laboratoire d’Electronique Moléculaire intitulé : "Facile Decoration of Functionalized Single-Wall Carbon Nanotubes with Phthalocyanines via “Click Chemistry" ".
21 septembre 2007
Vincent Mévellec, Sébastien Roussel, Guy Deniau, Serge Palacin
Le greffage de polymères sur des surfaces conductrices de l’électricité suscite depuis plusieurs années toute l’attention de l’équipe du Laboratoire de Chimie des Surfaces et des Interfaces dirigé par Serge Palacin.
27 juin 2007
Des chercheurs de l’Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN / CNRS – Universités Lille 1 et Valenciennes, Institut Supérieur de l’Electronique et du Numérique-ISEN) et du Service de Physique de l'Etat Condensé du CEA sont parvenus à réaliser des transistors à partir de nanotubes de carbone sur substrat de silicium.
Publications HAL
Thèses
| 3 sujets /NIMBE/LICSEN |
Dernière mise à jour :
Nouvelles membranes à base de nanofeuillets bidimensionnels
SL-DRF-24-0510
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Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-03-2024
| Contact : |
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| Directeur de thèse : |
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Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/jean.gabriel/
Labo : https://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/
Voir aussi : https://iramis.cea.fr/nimbe/
Ce projet de thèse vise à exfolier de nouvelles architectures nanostructurées à bases de phases inorganiques bidimensionnelles. Ces nanostructures seront conçues pour des dispositifs de filtration et testées sur notre plateforme microfluidique. L'application visée est la purification de l'eau et la séparation sélectives des ions métalliques. Le doctorant interagira avec des chimistes, des physiciens et des électrochimistes dans un véritable environnement pluridisciplinaire, sur un sujet de recherche fondamentale directement connecté à des besoins applicatifs. Ainsi, lors de sa thèse l’étudiant sera exposé à un environnement pluridisciplinaire et amené à réaliser des expériences dans des domaines variés tels que la chimie inorganique, la physico-chimie, la micro/nano-fabrication et les méthodes de nano-caractérisation. Dans ce contexte, ce projet devrait potentiellement aboutir à des retombées sociétales significatives.
Pour la réalisation de ces dernières, il aura accès à une gamme très large et variée d’équipements allant du microscope optique au synchrotron de dernière génération (ESRF), en passant par les microscopes à effet de champs ou électroniques et les galvanostats.
Cette thèse est donc une excellente opportunité de croissance professionnelle tant d’un point de vue de vos connaissances, que de vos savoir-faire.
Pour la réalisation de ces dernières, il aura accès à une gamme très large et variée d’équipements allant du microscope optique au synchrotron de dernière génération (ESRF), en passant par les microscopes à effet de champs ou électroniques et les galvanostats.
Cette thèse est donc une excellente opportunité de croissance professionnelle tant d’un point de vue de vos connaissances, que de vos savoir-faire.
Synthèse et propriétés de nanoparticules de graphène hydrosolubles
SL-DRF-24-0013
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Contact : |
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024
| Contact : |
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| Directeur de thèse : |
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Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/stephane.campidelli/
Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/
Depuis sa découverte qui a valu le Prix Nobel de Physique à A. Geim et K. Novoselov en 2010, le graphène a provoqué l’engouement de la communauté scientifique. À cause de ces propriétés électroniques, le graphène est vu comme un matériau de choix pour de très nombreuses applications : électronique/optoélectronique rapide et flexible, électrode ou matériau actif dans le domaine des énergies renouvelables (photovoltaïque, piles à combustible, supercondensateurs).
Pour de nombreuses applications, il convient d’être capable de modifier et de contrôler les propriétés électroniques du graphène. Ceci peut être réalisé grâce à l’apport de la chimie organique. Dans ce sujet, nous proposons de synthétiser des motifs graphéniques en particulier des nanoparticules de graphène et d’étudier leurs propriétés d’absorption et d’émission dans l’IR. Nous nous attacherons particulièrement à rendre ces matériaux solubles dans l'eau afin de tester leurs propriétés en milieu biologique. Ce projet sera développé en collaboration avec des physiciens, le/la candidat(e) devra donc avoir un gout prononcé pour le travail pluridisciplinaire.
Pour de nombreuses applications, il convient d’être capable de modifier et de contrôler les propriétés électroniques du graphène. Ceci peut être réalisé grâce à l’apport de la chimie organique. Dans ce sujet, nous proposons de synthétiser des motifs graphéniques en particulier des nanoparticules de graphène et d’étudier leurs propriétés d’absorption et d’émission dans l’IR. Nous nous attacherons particulièrement à rendre ces matériaux solubles dans l'eau afin de tester leurs propriétés en milieu biologique. Ce projet sera développé en collaboration avec des physiciens, le/la candidat(e) devra donc avoir un gout prononcé pour le travail pluridisciplinaire.
Plaques bipolaires innovantes par impression 3D pour l’application PEMFC
SL-DRF-24-0244
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Contact : |
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024
| Contact : |
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| Directeur de thèse : |
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Page perso : https://iramis.cea.fr/nimbe/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=MF276647
Labo : https://iramis.cea.fr/nimbe/LICSEN/
Pour répondre à la demande énergétique croissante et diversifier le panel de ressources, l’hydrogène apparait comme un vecteur prometteur d’énergie propre et durable. Ce travail de thèse a pour objectif de contribuer au développement des piles à combustible à membrane échangeuse de proton (PEMFCs) et plus particulièrement des plaques bipolaires (PBs) qui assurent la distribution des gaz et la collection du courant. Dans un premier temps, des PBs en acier inoxydable seront conçues et fabriquées par impression 3D (procédé SLM – Selective Laser Melting). Plusieurs architectures de canaux seront élaborées et caractérisées, notamment in-situ en combinaison avec des assemblages membrane-électrode (AME). En parallèle, différents revêtements anticorrosion, tant organiques qu’inorganiques, seront développés. Ces revêtements seront caractérisés, notamment du point de vue de leur résistance à la corrosion, par des méthodes électrochimiques (courbes de polarisation et spectroscopie d’impédance). Ces travaux permettront de comprendre d’un point de vue fondamental les mécanismes et les paramètres limitant les performances des PEMFCs.
Stages
Développement de revêtement anticorrosion pour plaques bipolaires de pile à combustible PEMFC
Development of anticorrosion coatings for PEMFC bipolar plates
Candidature avant le
31/05/2024
Durée
6 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
FRANCOIS Mélanie
+33 1 69 08 91 91
Résumé/Summary
Le but de ce stage est développer des revêtements pour plaques bipolaires de piles à combustible PEMFC. Le revêtement devra protéger la plaque bipolaire vis à vis de la corrosion et présenter des propriétés de surface appropriées (mouillabilité) pour assurer le transport des gaz et de l'eau.
The aim of this internship is to develop coatings for bipolar plates in PEMFC fuel cells. The coating will have to protect the bipolar plate from corrosion and have suitable surface properties (wettability) to ensure gas and water transport.
Sujet détaillé/Full description
Contexte : les piles à combustible PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) sont une solution prometteuse pour la production d’énergie propre. Cependant, leur déploiement à grande échelle est toujours limité par certains facteurs tels que leurs performances, leurs durabilités et leur coût de fabrication.
Sujet : Ce stage portera sur le développement des plaques bipolaires, composant qui assure la distribution des gaz et la collection du courant. L’objectif principal sera de développer des revêtements anticorrosion, organiques ou inorganiques, pour plaques bipolaires en acier inoxydable dans le but d’améliorer les performances et la durabilité de celle-ci. Il s’agira de :
i) élaborer différents types de revêtement par voie chimique (électrogreffage) ou physique (pulvérisation cathodique – PVD) sur des substrats en acier inoxydable
ii) caractériser les revêtements : microstructure, composition chimique, corrosion par voltampérométrie et spectroscopie d’impédance électrochimique, mouillabilité par angle de contact, …
iii) transposer le(s) meilleur(s) revêtement(s) sur des plaques bipolaires métalliques élaborées par impression 3D : s’assurer de la bonne adhérence et de faibles résistances interfaciales de contact
iv) étudier les performances des revêtements in-situ avec un assemblage membrane électrode de référence par voltampérométrie et spectroscopie d’impédance électrochimique
Profil recherché : étudiant en master 2 ou équivalent (ingénieur) dans le domaine des sciences des matériaux ou physique-chimie. Des connaissances en électrochimie seraient appréciées.
Laboratoire d’accueil : CEA Paris-Saclay, laboratoire LICSEN (Laboratoire d’Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences).
Sujet : Ce stage portera sur le développement des plaques bipolaires, composant qui assure la distribution des gaz et la collection du courant. L’objectif principal sera de développer des revêtements anticorrosion, organiques ou inorganiques, pour plaques bipolaires en acier inoxydable dans le but d’améliorer les performances et la durabilité de celle-ci. Il s’agira de :
i) élaborer différents types de revêtement par voie chimique (électrogreffage) ou physique (pulvérisation cathodique – PVD) sur des substrats en acier inoxydable
ii) caractériser les revêtements : microstructure, composition chimique, corrosion par voltampérométrie et spectroscopie d’impédance électrochimique, mouillabilité par angle de contact, …
iii) transposer le(s) meilleur(s) revêtement(s) sur des plaques bipolaires métalliques élaborées par impression 3D : s’assurer de la bonne adhérence et de faibles résistances interfaciales de contact
iv) étudier les performances des revêtements in-situ avec un assemblage membrane électrode de référence par voltampérométrie et spectroscopie d’impédance électrochimique
Profil recherché : étudiant en master 2 ou équivalent (ingénieur) dans le domaine des sciences des matériaux ou physique-chimie. Des connaissances en électrochimie seraient appréciées.
Laboratoire d’accueil : CEA Paris-Saclay, laboratoire LICSEN (Laboratoire d’Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences).
Background: PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) fuel cells are a promising solution for clean energy production. However, their large-scale implementation is still limited by factors such as performance, durability and manufacturing cost.
Subject: This internship will focus on the development of bipolar plates, the component that ensures gas distribution and current collection. The main objective will be to develop anticorrosion coatings, organic or inorganic, for stainless steel bipolar plates, the aim is to improve their performance and durability. This will involve :
i) develop different types of coating by chemical (electrografting) or physical (sputtering - PVD) means on stainless steel substrates
ii) characterize coatings: microstructure, chemical composition, corrosion by voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, wettability by contact angle, etc.
iii) transpose the best coating(s) onto metal bipolar plates produced by 3D printing: ensure good adhesion and low interfacial contact resistances
iv) study the performance of in-situ coatings with a reference electrode membrane assembly, using voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy.
Candidate profile: Master 2 student or equivalent (engineer) in materials science or physics-chemistry. Knowledge of electrochemistry would be appreciated
Laboratory: CEA Paris-Saclay, LICSEN laboratory (Laboratory for Innovation in Surface Chemistry and Nanosciences).
Subject: This internship will focus on the development of bipolar plates, the component that ensures gas distribution and current collection. The main objective will be to develop anticorrosion coatings, organic or inorganic, for stainless steel bipolar plates, the aim is to improve their performance and durability. This will involve :
i) develop different types of coating by chemical (electrografting) or physical (sputtering - PVD) means on stainless steel substrates
ii) characterize coatings: microstructure, chemical composition, corrosion by voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, wettability by contact angle, etc.
iii) transpose the best coating(s) onto metal bipolar plates produced by 3D printing: ensure good adhesion and low interfacial contact resistances
iv) study the performance of in-situ coatings with a reference electrode membrane assembly, using voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy.
Candidate profile: Master 2 student or equivalent (engineer) in materials science or physics-chemistry. Knowledge of electrochemistry would be appreciated
Laboratory: CEA Paris-Saclay, LICSEN laboratory (Laboratory for Innovation in Surface Chemistry and Nanosciences).
Mots clés/Keywords
Chimie ; piles à combustible ; corrosion
Chemistry ; fuel cells ; corrosion
Compétences/Skills
Dépôt de couches minces
Caractérisations usuelles (microscopie, diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge, ...)
Caractérisations électrochimiques (courbes de polarisation et spectroscopie d'impédance)
Thin-film deposition
Standard characterizations (microscopy, X-ray diffraction, infrared spectroscopy, etc.)
Electrochemical characterization (polarization curves and impedance spectroscopy)
Images
