Post-doctorant (H/F) – Modélisation multiphysique haute-fidélité d’un système pile à combustible PEM en — CNRS

Missions :

Le ou la post-doctorant·e construira le modèle haute-fidélité de référence du projet H2-TWIN : un modèle multiphysique, fondé sur la physique, d’un système pile à combustible PEM basse température. Ce modèle est le point de départ de l’ensemble du projet. Un·e doctorant·e le réduira ensuite afin d’obtenir des modèles suffisamment rapides pour la simulation temps réel, la commande, la surveillance et le dimensionnement. Le modèle doit donc être à la fois physiquement pertinent et conçu en vue de sa réduction.

Activités :

Activités principales :

• Définir, avec l’équipe du projet, le système de référence et le périmètre de la modélisation. La cible est une PEMFC basse température testée sur la Plateforme Hydrogène de Toulouse, pour laquelle des données sont disponibles
• Développer le modèle multiphysique couplé sous COMSOL Multiphysics : électrochimie à l’anode et à la cathode, transport des protons et de l’eau dans la membrane, transport des gaz dans les canaux et les couches de diffusion, et transferts thermiques
• Confronter le modèle aux données expérimentales existantes de la plateforme (courbes de polarisation, spectroscopie d’impédance électrochimique, voltampérométrie cyclique), et évaluer son compromis précision/coût de calcul en comparaison avec d’autres outils de modélisation existants, comme le logiciel pseudo-2D Mephysto (déjà utilisé au laboratoire)

Résultats attendus : À l’issue des 12 mois, le ou la post-doctorant·e livrera un modèle haute-fidélité prêt pour la réduction. Ses entrées (conditions opératoires telles que la température, l’humidité, la pression, la stœchiométrie), ses sorties et ses paramètres (conditions aux limites, géométrie, matériaux) seront explicitement accessibles et facilement modifiables par les utilisateurs, afin que le modèle puisse être réutilisé pour d’autres configurations et plages de fonctionnement.

Les simulations seront pilotées par script (interface Python ou MATLAB vers COMSOL) pour générer des jeux de données fréquentiels (impédance) et temporels. Le modèle, sa documentation et des tutoriels seront mis à disposition sous la forme d’un benchmark ouvert. Ces travaux devraient donner lieu à au moins un article de revue et à des communications en conférence. Le ou la post-doctorant·e participera également à l’encadrement d’un·e stagiaire de master travaillant sur le modèle et préparera la passation avec le ou la doctorant·e chargé·e de la réduction.

Contexte de travail :

Le LAPLACE (Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie) est une unité mixte de recherche du CNRS, de Toulouse INP et de l’Université de Toulouse. Avec plus de 300 personnes, il représente la plus forte concentration de recherche en génie électrique et plasma en France, et il est le seul à couvrir de manière intégrée le continuum « plasma / matériaux / systèmes ». Le LAPLACE travaille sur la caractérisation et la modélisation des piles à combustible depuis environ 25

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Competences :

Requises :

• Doctorat en génie électrochimique, génie chimique, mécanique ou énergétique, physique appliquée ou dans un domaine proche
• Expérience en modélisation multiphysique de systèmes énergétiques électrochimiques (piles à combustible, électrolyseurs ou batteries)
• Maîtrise de la programmation scientifique (Python et/ou MATLAB)
• Bonnes capacités de rédaction scientifique et de communication en anglais
• Autonomie, capacité à gérer un projet de recherche et à tenir les livrables, rigueur dans l’étude bibliographique, et capacité à travailler dans une équipe pluridisciplinaire (experts des piles à combustible, modélisateurs, doctorant·e et stagiaires)

Appréciées :

• Expérience des logiciels multiphysiques commerciaux tels que COMSOL
• Connaissances spécifiques des piles PEM (gestion de l’eau, mécanismes de dégradation), et expérience des données de caractérisation expérimentale, de l’estimation de paramètres et de l’analyse de sensibilité
• Intérêt pour la réduction de modèles, les modèles de substitution ou les jumeaux numériques

La maîtrise du français n’est pas requise.

Le dossier de candidature doit comprendre un CV avec la liste des publications, une lettre de motivation décrivant l’expérience antérieure en modélisation de systèmes énergétiques électrochimiques, une publication représentative ou le manuscrit de thèse, ainsi que les coordonnées d’une ou deux personnes référentes.

Le CNRS et le LAPLACE s’engagent en faveur de l’égalité des chances et de la diversité. Nous accueillons les candidatures de toutes les personnes qualifiées, sans distinction de genre, d’origine, d’âge, de handicap, d’orientation sexuelle ou de convictions. Les interruptions de carrière et les parcours non linéaires seront pris en compte dans l’évaluation des candidatures. Les personnes en situation de handicap ayant besoin d’aménagements pendant le processus de recrutement ou sur le poste sont invitées à nous le signaler.

Ce post-doctorat est financé par le projet ANR JCJC H2-TWIN.

Contraintes et risques :

Le travail est essentiellement numérique ; aucun travail expérimental n’est prévu dans le cadre du projet. Le poste implique des déplacements occasionnels en conférence et en réunion de projet.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que l’arrivée de la personne recrutée soit autorisée par l’autorité compétente du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (MESR).

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international.

Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation.

C’est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 33 000 femmes et hommes (dont plus de 16 000 chercheurs et plus de 16 000 ingénieurs et techniciens), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines.

Depuis plus de 80 ans, le CNRS développe des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait du CNRS un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde.

Le partenariat qui lie le CNRS avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

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