Sciences chimiques

Simulations Moléculaires Appliquées aux Batteries de Lithium

Dans le cadre des besoins de stockage d’énergie liés au développement des véhicules électrifiés de nombreuses études se sont intéressées aux batteries Li-ion, qui présentent des performances adaptées en termes de capacité et puissance par rapport à d’autres technologies de stockage réversible de l’énergie. Les principaux défis à relever pour les batteries Li-ion sont le coût, la sécurité et la durée de vie. Ce dernier défi est impacté par un phénomène de vieillissement qui provoque une perte de performance en termes d’énergie et de puissance.

Conception de facteurs de caractérisation d'impacts adaptés à la méthode d'Analyse du Cycle de Vie pour l'évaluation des rejets de carburants en altitude.

Les énergies renouvelables (EnR) constituent les vecteurs les plus adaptés pour répondre aux impératifs de protection de l’environnement et de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le secteur du transport aérien se positionne sur ces nouvelles énergies dans le cadre de son objectif de stabilisation des émissions de CO2 à partir de 2020 puis de la volonté de réduire de 50 % ses émissions de CO2 d’ici à 2050. Or, le secteur du transport aérien est en croissance et il devient donc impératif de trouver des solutions durables quant au choix des carburants utilisés.

Description des mécanismes de réduction du CO2 à la surface de photocatalyseur par approche operando

L’utilisation à bon escient de l’énergie solaire pour convertir le CO2 en hydrocarbures peut simultanément contrebalancer deux problèmes actuels majeurs: le réchauffement climatique (ppCO2) et la future demande énergétique. La voie photocatalytique est pertinente, cependant le rendement du procédé demeure actuellement faible même pour les meilleurs matériaux développés et de nombreuses questions restent encore ouvertes au sujet des propriétés intrinsèques du photocatalyseur à optimiser et des mécanismes réactionnels associés. 

Etude de catalyseurs zéolithiques pour l'isomérisation d'alkyl-aromatiques

L’accroissement de la population mondiale couplée au développement technologique va générer une demande croissante en produits pétrochimiques dans les décennies à venir et contribuer au déplacement de l’utilisation ressources hydrocarbonées vers les produits pétrochimiques au détriment des carburants. Le para-xylène est un intermédiaire particulièrement recherché car il est nécessaire notamment pour la production de fibres polyesters pour les vêtements ou encore de résines.

Utilisation d’apprentissage machine pour paramétrer le champ de force ReaxFF

Les outils de simulation numérique sont très largement employés à IFP Energies nouvelles (IFPen) pour des applications dans divers domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. La modélisation multi-échelle est maintenant souvent devenue incontournable et un facteur clé pour la bonne réalisation des études. En chimie, la modélisation moléculaire contribue à la compréhension des phénomènes intervenant des échelles électronique à mésoscopique.

Effets de la porosité et de l’acidité de zéolithes à larges pores dans les transformations des sucres en molécules plateformes

Maitriser la transformation de la biomasse en molécules d’intérêt (bioplastiques etc.) est actuellement un défi majeur. Deux tiers de la biomasse disponible pour ces transformations est constituée de polymères de sucres, et sa dépolymérisation mène à la formation de glucose, fructose, xylose… Ces molécules hautement fonctionnalisés peuvent ensuite être transformés en espèces très intéressantes, comme par exemple le 5-HM (un précurseur de nouveaux biopolymères), l’acide lévulinique, l’acide lactique etc… 

Nouvelles voie d’activation des complexes de métaux de transition

La conception de nouveaux catalyseurs de plus en actifs et sélectifs est un défi crucial dans le contexte actuel de développement durable et d’économie d’atomes. En ce sens, la catalyse homogène basée sur le design de précurseurs métalliques parfaitement définis, est susceptible de répondre aux besoins de sélectivités recherchées. L’activation de ces précurseurs métalliques dans des conditions de réaction est une étape clé dans la genèse de catalyseurs « single site » hautement sélectifs.

Compréhension et modélisation du court-circuit interne dans des batteries Li-ion

Le stockage de l’énergie électrique est devenu un enjeu mondial et un défi majeur. En particulier, dans le cadre des besoins de stockage d’énergie liés au développement des véhicules électrifiés et des énergies renouvelables intermittentes, de nombreuses études s’intéressent aux batteries Li-ion. Garantir la sécurité des batteries Li-ion est clé pour leur déploiement dans des systèmes embarqués.

Modélisation moléculaire de la genèse de la phase active de catalyseurs à base de Pt et PtSn supportés

Les catalyseurs métalliques supportés représentent une grande importance en catalyse hétérogène. En particulier les catalyseurs constitués de nano-particules mono ou bimétalliques de Pt et de Sn déposées sur alumine sont utilisés industriellement pour la transformation d’hydrocarbures ou de molécules oxygénées. Ils sont habituellement préparés selon une séquence impliquant les étapes d’imprégnation du support par des complexes métalliques en phase aqueuse, de séchage-calcination, et de réduction pour former les particules métalliques. Une telle séquence a été optimisée empiriquement.