Proposition de Thèse : Contribution à l'amélioration du procède d'électrolyse de l'aluminium : nouveaux matériaux d'anodes et impact de la chimie du bain de sels fondus 
La production industrielle de l’aluminium utilise actuellement le procédé Hall-Heroult basé sur la réduction par électrolyse de l’alumine dans un bain cryolithique (Na3AlF6) à 960°C selon la réaction : 2Al2O3 + 3C = 3Al + 3CO2. Cette réaction implique donc la consommation du carbone de l’anode, qui doit être remplacée régulièrement et le dégagement de dioxyde de carbone. Depuis quelques années, dans un souci d’amélioration du procédé que ce soit au niveau de son efficacité énergétique ou de la réduction de ses conséquences environnementales, différentes études ont été menées notamment pour diminuer la consommation en énergie et améliorer la conception même des cuves afin d’augmenter la stabilité et le rendement. Mais ces améliorations s’entendent aussi par des évolutions mêmes de la technologie actuelle, notamment avec la recherche de nouveaux matériaux d’anodes inertes sans carbone donc non consommables et qui produiraient de l’oxygène à la place du CO2, ou de bains d’électrolyse différents assurant une température de fonctionnement plus faible donc un plus faible cout énergétique. Du fait de la réactivité des fluorures fondus vis-à-vis de très nombreux matériaux et de leur sensibilité à l’atmosphère, très peu de groupes peuvent proposer une réelle approche expérimentale in situ de ces systèmes liquides à haute température. Nous nous focaliserons dans cette étude sur l’effet d’ajouts ciblés (NaCl, KCl ou CaCl2 et MgCl2) pour diminuer la température du bain d’électrolyse. Cette étude sera menée par RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) à haute température. Cette technique développée au CEMHTI depuis plusieurs années à Orléans, associant un chauffage par laser et un creuset en nitrure de bore de haute pureté étanche et inerte vis-à-vis des fluorures fondus, est un outil bien adapté à la description de la spéciation dans ces milieux. Du fait de sa sensibilité à l’environnement local autour du noyau, sans être limitée par la nature désordonnée des liquides, la RMN permet une approche microscopique de la structure des bains fondus à travers la connaissance des espèces en présence, des coordinences moyennes, ou de la quantité de fluor libre en fonction de la composition. Les résultats expérimentaux obtenus seront confrontés à des calculs théoriques de façon à décrire plus finement le milieu et comprendre les phénomènes observés. Ce sujet s’inscrit dans un programme ANR de recherche en collaboration avec un industriel, Aluminium Pechiney aujourd’hui filiale de la Société Rio Tinto, et d’autres laboratoires de recherche comme le LGC (Laboratoire de Génie Chimique) et le CIRIMAT (Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux) à Toulouse. Contact: Catherine Bessada CEMHTI Orléans, tel : 0610343353 email : catherine.bessada@cnrs-orleans.fr Profil recherché : Physico-chimie des matériaux   Catherine Bessada