UMR 7563

Fabrice Lemoine

Professeur à l’Université de Lorraine

Directeur du LEMTA

Laboratoire d’Energétique et de Mécanique

Théorique et Appliquée

Enseignants-Chercheurs; 66

Chercheurs CNRS; 7

ITA/BIATSS; 29

Doctorants; 60

Post-doctorants; 10

Total : 172 + environs 30 stagiaires et invités/an

PERSONNELS

(au 1er janvier 2018)

BUDGET

Total : 2,7 M€

Dotations de base17%

Projets des tutelles9%

Coollectivités territoriales

6%

ANR - ADEME35%

Industrie+EPICs28%

Europe2%

Autres3%

(dont infrastructure)

(Carnot, CNRS, CS UL)

Exercice 2015

QUATRE IMPLANTATIONS GÉOGRAPHIQUES

Site ESSTINVandoeuvre-lès-Nancy

Site ENSEMVandoeuvre-lès-Nancy

Site ENSGVandoeuvre-lès-Nancy

Site Fac des SciencesCampus Victor Grignard

Vandoeuvre-lès-Nancy

TROIS GROUPES DE RECHERCHE

MILIEUX FLUIDES,

RHEOPHYSIQUE

HYDRODYNAMIQUE

MÉCANIQUE DES FLUIDES COMPLEXES

GOUTTELETTES ET SPRAYS EN MILIEU CHAUD

OU RÉACTIF RHEOLOGIE DES POLYMÈRES

THERMIQUE AUX PETITES ECHELLES, INGENIERIE DES

PHONONS

MILIEUX POREUX, MECANIQUE DES SOLS, GEOTECHNIQUE

INCENDIES

HYDROGÈNE, PILES A COMBUSTIBLE, SYSTÈME

ELECTROCHIMIQUES

ENERGIE ELECTRIQUE, MICRO-RESEAUX MULTI-VECTEURS,

ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

CHALEUR, THERMIQUE DES MATERIAUX AUX GRANDS

SYSTEMES

ÉNERGIE

& TRANSFERTS

VECTEURS

ENERGETIQUES

"Caractérisation de matériaux solides anisotropes et de verres liquides de 20°C à 1400°C (Atm) et 1600°C (Vide)"

Laser CO2(Interrupteur électro-optique)

Caméra infrarouge matricielle

Four Tubulaire Haute Température (Max 1800 °C)

Pompe à vide

Support en céramique et hublots en ZnSe (transparent [0.6-22 µm])

rele

ce

r1l1

c1 DC/AC PMSM

r2l2

c2 DC/DC

DC/DC

Reversible Load

DC/DC + Super-Capacitor

DC/DC + Resistive Load

Mecanical load

Inverter+PMSM

Ve

Dsc

D2

D1rele

ce

r1l1

c1 DC/AC PMSM

r2l2

c2

DC/DC

Reversible Load

DC/DC + Super-Capacitor

Mecanical load

Inverter+PMSM

Ve

Dsc

D2

D1

r3l3

c3

DC/AC PMSM

Mecanical load

Inverter+PMSM

CINQ SERVICES COMMUNS

Administration

& finances

Informatique

& calcul

Électronique

& instrumentation

Conception

& mécaniqueLogistique

& gestion de projets

PLATE-FORMES TECHNOLOGIQUES

Caractérisation thermique des matériaux

Caractérisation mécanique

Métrologie fluide

IRM pour l’ingénierie

Pile à combustible

Rhéométrie – Fluides complexes

PROMETHEI, ATHENAI - Incendies

Mécanique des sols

Micro-réseaux

Méso-centre EXPLORE

FUEL CELL PLATFORM

Design and construction of MEA – Characterization of materials and components

Instrument : NMR - MRI

Instrumented cells (transitory operation) Inovative architectures

~500 µm

~125 µm = 1 membrane

- Transport properties

of membranes

- Coupling chemistry,

mechanics and electricity

Lifetime of

Fuels cells

Thermal management

Functionalised carbon

Supercap hybridation

FIRE TESTING PLATFORM PROMETHEI*

350 m2 of testing platform

Tiltable burning tables

Fire windtunnel with high flowrate

FLAME FRONT PROPAGATION : STEREOSCOPIC VIZUALIZATION

VELOCITY FIELD MEASUREMENT (CONVECTIVE TRANSFER) : LARGE FIELD PIV

COUPLING WITH RADIATIVE TRANSFERS : MULTISPECTRAL THERMOGRAPHY

COOPERATIONS

PROJECTS

IUSTI - M2P2 (MARSEILLE) - SPE (CORTE) - SDIS LORRAINE - P’ (POITIERS) - CORIA (ROUEN) > GDR « FEUX »

UNIVERSITÉ DE COIMBRA

* Plate-forme de Recherche Opérationnelle et de MÉtrologie THermique dédiée aux Essais Incendies

FUNDING

THERMAL CHARACTERIZATION (INSULATION)

Caracterization of radiative properties from IR to UV, from 4 K to 2000 K

of fibrous and diffusing media

Characterization of the thermophysical properties of insulating and super-

insulating materials: thermal conductivity, thermal capacity

Porous media characterization, permeability (effect of humidity)

Applications : fibrous insulating materials (wood fibers), silicon aerogels,

organic aerogels

2,5 µm 250 µm

Wood fibers

l=0,028 W/m/K

Radiative properties Porosity Thermophysical properties

THERMAL CHARACTERIZATION (HT)

Applications :

- Metallurgy

(Lorraine project)

- Aeronautics

- Glass industry

- Nuclear

- Nuclear fusion

- Concentrated solar power

Characterization of the 3D thermophysical properties 3D using multipsectral thermography

(high temperatures)

- Non-isotropic materials

- Multimaterials

- Composites

- Thin films(carbon-graphite – Tungsten – Nickel – Copper – Silicon carbide)

"Caractérisation de matériaux solides anisotropes et de verres liquides de 20°C à 1400°C (Atm) et 1600°C (Vide)"

Laser CO2(Interrupteur électro-optique)

Caméra infrarouge matricielle

Four Tubulaire Haute Température (Max 1800 °C)

Pompe à vide

Support en céramique et hublots en ZnSe (transparent [0.6-22 µm])

MRI for engineering

NMR/MRI to serve engineering

RHEOLOGY

POROUS MEDIA

MIXING

MEMBRANES FOR ENERGY

APPLICATIONS

OBJECTIVES

Mini fuel cell under operation

Biospec IRM

100 MHz

2,3 T

Minispec

RMN à 20 MHz

0,47 T

Micro-imaging device

Wide bore

600 MHz

14 T

Eau

Huile

Coupled velocity + temperature

Source de chaleur fatale ou ambiante

Production thermique

Gaz

Biomasse

H2

Réseau de chaleur

Production électrique

Pompe à chaleur

Micro-réseaux électrique

Electrolyseur

Réseau de gaz

Cogénération

Stockage thermique

CHALEUR

ÉLECTRICITÉ GAZ

CH4C02

Gaz

Biomasse

Pile à combustible

H2

H2

• Conception• Pilotage• Optimisation

MICRO-RESEAUX MULTI-VECTEURS

Hydrogène

ChaleurElectricité

Micro-réseaux multi-sources multi-vecteurs

Fluorescence induite par laser

RMN/IRM

Grands instruments

Rhéo-optique

Thermographie infrarouge

PIV

Mesures de champsMesures structurales(milieux transparents

et opaques)

DES METROLOGIES INNOVANTES

L’ÉNERGIE : UNE THÉMATIQUE MAJEURE

Domaine Problématiques adressés Thématiques LEMTA

CONVERSION DEL’ÉNERGIE

Système thermiques, thermodynamiques Evaporation de gouttes de combustible

Thermique Thermodynamique Transferts couplés Mécanique des fluides

RECUPERATION, GESTION DE LACHALEUR, EFFICACITE

Dissipation de hauts flux thermiques par sprays Thermoélectricité, ingénierie des phonons Absorbeurs de chaleur haute température Caractérisation thermique des matériaux (super)-isolants Thermique et optique des matériaux pour les procédés

• Thermique (tr. conductifs & radiatifs)• Transferts couplés• Thermique aux petites échelles• Mécanique des fluides• Mécanique des matériaux

USAGE DU SOUS SOL Géothermie basse énergie Stockage de gaz et exploitation: gaz de houille, hydrocarbures, hydrogène

Milieux poreux Transferts couplés Mécanique des fluides

SURETE NUCLEAIRE Accident par perte de réfrigérant Interaction corium-eau Biofilms Confinement des déchets nucléaire (argiles)

Mécanique des fluides Transferts couplés

HYDROGENE ENERGIE Piles à combustible Électrolyseurs Systèmes électrochimiques Filière hydrogène

Milieux poreux Transferts couplés Electrochimie

Le LEMTA est un acteur majeur du projet LUE « Lorraine Université Excellence »

Initiative : Science , Innovation, Territoire et Economie, I-SITE

L’un des dispositifs de l’initiative d’excellence française visant à identifier 10 campus de rang mondial.

LORRAINE UNIVERSITE D’EXCELLENCE

Présence du LEMTA dans deux projets Impact ULHyS : University of Lorraine Hydrogen Sciences and Technologies – Coordination. N4S : Nanomaterials for smart sensors – Participation.

Nanomaterials for smart sensors

Partenaires

Elabora on Characteriza ons Valoriza on Transfer

Opto-electronic

andphotonic

Magne smand

Spintronic

Piezo-electricandacous c

LowdimensionElectronic

nano-materialsFabrica on

Nano-structura ons

StructuralCharacteriza ons

surfaces–interfacesCharacteriza ons

Opto-electronicsCharacteriza ons

Magne cCharacteriza ons

nano-materialsmodeling

TechnologicalTransfer

Educa on

Nano-materials&Society

Objectives: Create a network to• Promote academic excellence at the very best international level in the field of Nanomaterials• Build Industrial Partnership in the field of Sensors• Promote education of the next generation of scientists, engineers and technicians in nanoscience and nanotechnologies.

4 thèmes de recherches

10 centres de compétence

Piles

Micro-réseau

Electrolyseur

SMR sur site

Photolyse

Bio-H2

Biomasse

Utilisateur

Economie

Territoire

Génie des procédés

Génie électrique

Automatique

Matériaux

Economie

Ergonomie

Génie industriel

Electrochimie

Transferts

Stockage

Production Utilisation

Domaines scientifiques

« Approche systémique de la filière hydrogène en connectant les savoirs »

Plus de 30 permanents, 10 laboratoires UL

Création d’un Institut de Recherche et de Formation sur l’Hydrogène, développement de partenariats forts avec l’industrie

Formation Master : management des vecteurs énergétiques

ULHyS

• 14 coopérations internationales pérennes (co-publications ou séjours) • Accords formalisés : PICS Tunisie, PHC Polonium, COFECUB Brésil, AI franco-turque• Mobilité entrante : 6 séjours scientifiques au LEMTA > 1 mois• Mobilité sortante : 10 séjours scientifiques dans un laboratoire étranger > 2 mois• 30 % des publications co-signées avec une institution européenne ou internationale

USA-Los AlamosPiles à combustible5 co-publications

Canada(Saskatchewan, BC)

Mécanique des tissus mous

5 co-publications, séjours

Brésil, LNCCMilieux poreux, argiles

4 co-publications, séjours

UK, U. BrightonGouttes et sprays4 co-publications

RoumaniePolytechnique BucarestSystèmes énergétiques,

10 co-publications, séjours

Japon, U. KyotoCalcul des phonons6 co-publications,

séjours

POSITION INTERNATIONALE

GrèceDemokritos (TEI), Athènes3 co-publications séjours,

ERASMUS

20

PRINCIPAUX PARTENAIRES INDUSTRIELS

Grands groupes

PME/ETI Etablissements nationaux