[SOUTENANCE DE THÈSE] CASETE – Ganesh JABOTRA

Pr. Catherine Batiot-Dupeyrat

Rapportrice

Université de Poitiers

Pr. Patrick Da Costa

Rapporteur

Sorbonne Université

Dr. Nathalie Tanchoux

Examinatrice

Université de Montpellier

Pr. Rose-Noëlle Vannier

(Présidente) Examinatrice

Centrale Lille

Pr. Sébastien Royer

Invité

Université du Littoral Côte d'Opale

Dr. Sudhanshu Sharma

Invité

IIT Gandhinagar

Dr. Jean-Philippe Dacquin

Directeur de thèse

Université de Lille

Dr. Axel Löfberg

Co-directeur de thèse

CNRS, Université de Lille

Reformage à sec du méthane, bouclage chimique, pérovskites LaFeO₃, dopage métallique Cu-Ni-Co, vecteurs d’oxygène, comportement redox, conversion du CO₂, exsolution de nanoparticules, production de gaz de synthèse, suppression du carbone.

La transition vers une économie fondée sur l'hydrogène durable nécessite des méthodes efficaces et à faible émission de carbone pour la production de gaz de synthèse qui utilisent le CO₂ tout en minimisant les pertes énergétiques. À cet égard, le reformage à sec du méthane par bouclage chimique (CL-DRM) offre une alternative prometteuse au reformage catalytique traditionnel en éliminant le contact direct entre le CH₄ et le CO₂, améliorant ainsi la sélectivité et permettant une optimisation thermique. Cette thèse explore la conception, la synthèse et le comportement redox des pérovskites à base de LaFeO₃ en tant que vecteurs d'oxygène (OC) pour le CL-DRM. Les travaux sont structurés en trois volets : (1) LaFeO₃ dopé au Cu pour comprendre l'impact de la substitution du Cu sur la dynamique redox et structurelle ; (2) une analyse comparative des systèmes LaFeO₃ dopés au Ni, au Co et au Cu pour évaluer l'influence des dopants de métaux de transition sur l'activation du méthane et la composition du gaz de synthèse ; et (3) le développement de pérovskites bimétalliques et trimétalliques (Co-Ni, Co-Cu, Ni-Cu et Co-Ni-Cu) pour étudier les effets synergiques et optimiser les performances redox. Une caractérisation physico-chimique complète (XRD, XPS, Mössbauer, EPR, TEM, TPR, TGA) combinée à des tests d'activité catalytique dans des configurations de co-alimentation et de bouclage chimique a révélé que LaFeO₃ dopé au Cu facilite l'exsolution de nanoparticules de Cu stables, supprimant le craquage excessif du méthane et atteignant un rapport stœchiométrique H₂/CO de 2 avec une excellente stabilité cyclique. Les systèmes dopés au Ni et au Co ont montré des conversions de CH₄ plus élevées, mais ont subi une accumulation de carbone et un gaz de synthèse riche en H₂. Le LaFe_0,85Co_0,075Ni_0,075O₃ bimétallique a démontré le meilleur équilibre entre activité et stabilité, tandis que le LaFe_0,85Co_0,05Ni_0,05Cu_0,05O₃ trimétallique a atteint une sélectivité idéale et une mobilité robuste de l'oxygène. Ces résultats montrent que la substitution synergique de plusieurs métaux permet d'ajuster efficacement l'équilibre entre l'activité de l'oxygène du réseau cristallin et la réductibilité, ce qui permet une conversion élevée du CO₂ et minimise les dépôts de carbone.