Descriptif
Ce module est l'occasion de mettre en relation des connaissances scientifiques et techniques pour l'analyse de systèmes énergétiques, qu'ils concernent la conversion, le stockage ou l'utilisation rationnelle de l'énergie, autour de la question des matériaux.
Objectifs pédagogiques
L'enseignement sera l'occasion de donner des bases dans des domaines tels que la thermodynamique hors équilibre, l'électrochimie, la liaison chimique, les interfaces, la catalyse, les phénomènes de transport, la préparation, la caractérisation et la dégradation des matériaux… en privilégiant une présentation opérationnelle et en montrant l'identité de nombreux concepts apparus dans des contextes différents, en chimie et en physique notamment. Seront abordés à la fois les problèmes relatifs à la génération d'énergie (Energies solaires photovoltaïque et thermodynamique, thermoélectricité, fuels solaires et valorisation du CO2, biomasse, éolienne, marine,…) ainsi que ceux relatifs à sa gestion : stockage et transport (Vecteur Hydrogène, Batteries, Supercapacités, Piles à combustibles, catalyse, transport d'électricité …) ou à sa bonne utilisation (utilisation rationnelle, économies d'énergie, analyse du cycle de vie, stabilité et dégradation des matériaux…).
Diplôme(s) concerné(s)
- Programmes d'échange internationaux
- MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
- M1 IES - Innovation, Entreprise et Société
- M1 CI - Chimie et Interfaces
- Non Diplomant
- Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Parcours de rattachement
Objectifs de développement durable
ODD 7 Energie propre et d’un coût abordable, ODD 9 Industrie, Innovation et Infrastructure.Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Bases en thermodynamique et thermochimie, et des notions de mécanique quantique et statistique seront utiles. Voir par exemple le « Physics refresher’s course » proposé par D. Suchet en septembre. Lecture recommandée [1] C. Kittel, P. McEuen, P. McEuen, Introduction to Solid State Physics, Wiley New York, 1996. [2] D. MacKay, Sustainable Energy-without the Hot Air, UIT Cambridge, 2008. [3] M. F. Ashby, D. R. Jones, Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design, Elsevier, 2012. [4] D. R. Jones, M. F. Ashby, Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures and Processing, Butterworth-Heinemann, 2012. [5] D. S. Ginley, D. Cahen, Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2011. [6] J. Bockris, Electrochemistry for Ecologists, Springer Science & Business Media, 2012. [7] R. Huggins, Advanced Batteries: Materials Science Aspects, Springer Science & Business Media, 2008. [8] R. A. Huggins, Energy Storage, Springer, 2010. [9] G. Rothenberg, Catalysis: Concepts and Green Applications, John Wiley & Sons, 2017. [10] M. F. Ashby, Materials and Sustainable Development, Butterworth-Heinemann, 2015. [11] M. F. Ashby, Materials and the Environment: Eco-Informed Material Choice, Elsevier, 2012.
Pour les étudiants du diplôme MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
Bases en thermodynamique et thermochimie, et des notions de mécanique quantique et statistique seront utiles. Voir par exemple le « Physics refresher’s course » proposé par D. Suchet en septembre. Lecture recommandée [1] C. Kittel, P. McEuen, P. McEuen, Introduction to Solid State Physics, Wiley New York, 1996. [2] D. MacKay, Sustainable Energy-without the Hot Air, UIT Cambridge, 2008. [3] M. F. Ashby, D. R. Jones, Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design, Elsevier, 2012. [4] D. R. Jones, M. F. Ashby, Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures and Processing, Butterworth-Heinemann, 2012. [5] D. S. Ginley, D. Cahen, Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2011. [6] J. Bockris, Electrochemistry for Ecologists, Springer Science & Business Media, 2012. [7] R. Huggins, Advanced Batteries: Materials Science Aspects, Springer Science & Business Media, 2008. [8] R. A. Huggins, Energy Storage, Springer, 2010. [9] G. Rothenberg, Catalysis: Concepts and Green Applications, John Wiley & Sons, 2017. [10] M. F. Ashby, Materials and Sustainable Development, Butterworth-Heinemann, 2015. [11] M. F. Ashby, Materials and the Environment: Eco-Informed Material Choice, Elsevier, 2012.
Pour les étudiants du diplôme M1 IES - Innovation, Entreprise et Société
Bases en thermodynamique et thermochimie, et des notions de mécanique quantique et statistique seront utiles. Voir par exemple le « Physics refresher’s course » proposé par D. Suchet en septembre. Lecture recommandée [1] C. Kittel, P. McEuen, P. McEuen, Introduction to Solid State Physics, Wiley New York, 1996. [2] D. MacKay, Sustainable Energy-without the Hot Air, UIT Cambridge, 2008. [3] M. F. Ashby, D. R. Jones, Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design, Elsevier, 2012. [4] D. R. Jones, M. F. Ashby, Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures and Processing, Butterworth-Heinemann, 2012. [5] D. S. Ginley, D. Cahen, Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2011. [6] J. Bockris, Electrochemistry for Ecologists, Springer Science & Business Media, 2012. [7] R. Huggins, Advanced Batteries: Materials Science Aspects, Springer Science & Business Media, 2008. [8] R. A. Huggins, Energy Storage, Springer, 2010. [9] G. Rothenberg, Catalysis: Concepts and Green Applications, John Wiley & Sons, 2017. [10] M. F. Ashby, Materials and Sustainable Development, Butterworth-Heinemann, 2015. [11] M. F. Ashby, Materials and the Environment: Eco-Informed Material Choice, Elsevier, 2012.
Pour les étudiants du diplôme M1 CI - Chimie et Interfaces
Bases en thermodynamique et thermochimie, et des notions de mécanique quantique et statistique seront utiles. Voir par exemple le « Physics refresher’s course » proposé par D. Suchet en septembre. Lecture recommandée [1] C. Kittel, P. McEuen, P. McEuen, Introduction to Solid State Physics, Wiley New York, 1996. [2] D. MacKay, Sustainable Energy-without the Hot Air, UIT Cambridge, 2008. [3] M. F. Ashby, D. R. Jones, Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design, Elsevier, 2012. [4] D. R. Jones, M. F. Ashby, Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures and Processing, Butterworth-Heinemann, 2012. [5] D. S. Ginley, D. Cahen, Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2011. [6] J. Bockris, Electrochemistry for Ecologists, Springer Science & Business Media, 2012. [7] R. Huggins, Advanced Batteries: Materials Science Aspects, Springer Science & Business Media, 2008. [8] R. A. Huggins, Energy Storage, Springer, 2010. [9] G. Rothenberg, Catalysis: Concepts and Green Applications, John Wiley & Sons, 2017. [10] M. F. Ashby, Materials and Sustainable Development, Butterworth-Heinemann, 2015. [11] M. F. Ashby, Materials and the Environment: Eco-Informed Material Choice, Elsevier, 2012.
Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant
Bases en thermodynamique et thermochimie, et des notions de mécanique quantique et statistique seront utiles. Voir par exemple le « Physics refresher’s course » proposé par D. Suchet en septembre. Lecture recommandée [1] C. Kittel, P. McEuen, P. McEuen, Introduction to Solid State Physics, Wiley New York, 1996. [2] D. MacKay, Sustainable Energy-without the Hot Air, UIT Cambridge, 2008. [3] M. F. Ashby, D. R. Jones, Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design, Elsevier, 2012. [4] D. R. Jones, M. F. Ashby, Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures and Processing, Butterworth-Heinemann, 2012. [5] D. S. Ginley, D. Cahen, Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2011. [6] J. Bockris, Electrochemistry for Ecologists, Springer Science & Business Media, 2012. [7] R. Huggins, Advanced Batteries: Materials Science Aspects, Springer Science & Business Media, 2008. [8] R. A. Huggins, Energy Storage, Springer, 2010. [9] G. Rothenberg, Catalysis: Concepts and Green Applications, John Wiley & Sons, 2017. [10] M. F. Ashby, Materials and Sustainable Development, Butterworth-Heinemann, 2015. [11] M. F. Ashby, Materials and the Environment: Eco-Informed Material Choice, Elsevier, 2012.
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Bases en thermodynamique et thermochimie, et des notions de mécanique quantique et statistique seront utiles. Voir par exemple le « Physics refresher’s course » proposé par D. Suchet en septembre. Lecture recommandée [1] C. Kittel, P. McEuen, P. McEuen, Introduction to Solid State Physics, Wiley New York, 1996. [2] D. MacKay, Sustainable Energy-without the Hot Air, UIT Cambridge, 2008. [3] M. F. Ashby, D. R. Jones, Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design, Elsevier, 2012. [4] D. R. Jones, M. F. Ashby, Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures and Processing, Butterworth-Heinemann, 2012. [5] D. S. Ginley, D. Cahen, Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2011. [6] J. Bockris, Electrochemistry for Ecologists, Springer Science & Business Media, 2012. [7] R. Huggins, Advanced Batteries: Materials Science Aspects, Springer Science & Business Media, 2008. [8] R. A. Huggins, Energy Storage, Springer, 2010. [9] G. Rothenberg, Catalysis: Concepts and Green Applications, John Wiley & Sons, 2017. [10] M. F. Ashby, Materials and Sustainable Development, Butterworth-Heinemann, 2015. [11] M. F. Ashby, Materials and the Environment: Eco-Informed Material Choice, Elsevier, 2012.
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade réduitPour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit (type QCM, aucun document autorisé, coefficient 1)
Projet (rapport écrit, par group, coefficient 2 + discussion orale individuelle, coefficient 1)
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme MScT-Energy Environment : Science Technology & Management
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit (type QCM, aucun document autorisé, coefficient 1)
Projet (rapport écrit, par group, coefficient 2 + discussion orale individuelle, coefficient 1)
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit (type QCM, aucun document autorisé, coefficient 1)
Projet (rapport écrit, par group, coefficient 2 + discussion orale individuelle, coefficient 1)
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit (type QCM, aucun document autorisé, coefficient 1)
Projet (rapport écrit, par group, coefficient 2 + discussion orale individuelle, coefficient 1)
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Pour les étudiants du diplôme M1 CI - Chimie et Interfaces
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit (type QCM, aucun document autorisé, coefficient 1)
Projet (rapport écrit, par group, coefficient 2 + discussion orale individuelle, coefficient 1)
L'UE est acquise si Note finale >= 10- Crédits ECTS acquis : 4 ECTS
Pour les étudiants du diplôme M1 IES - Innovation, Entreprise et Société
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit (type QCM, aucun document autorisé, coefficient 1)
Projet (rapport écrit, par group, coefficient 2 + discussion orale individuelle, coefficient 1)
L'UE est acquise si Note finale >= 10- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Programme détaillé
L’enseignement s’articule autour de cours magistraux, de petites classes en demi-groupes et d’un projet mené en binôme ou en trinôme. Les cours abordent à la fois les fondements théoriques et les applications du module. Les PC peuvent prendre la forme d’exercices organisés par niveaux ou de lectures et visionnages guidés d’articles et de présentations scientifiques portant sur des problématiques à l’interface entre énergie et sciences des matériaux.
Dans le cadre du projet, chaque groupe travaille sur une question ou un problème lié aux matériaux dans un domaine d’application défini par les enseignants. Ce travail, encadré par des entretiens réguliers avec l’équipe pédagogique, invite les étudiants à approfondir leur compréhension du sujet par une recherche bibliographique et par des échanges avec des professionnels du secteur (chercheurs, entrepreneurs, industriels). L’objectif est de permettre une analyse complète intégrant les dimensions scientifiques, techniques et de durabilité.
En 2025-2026, après avoir exploré le thème des batteries (2023-2024), puis celui de l’hydrogène (2024-2025), le thème retenu sera "Photovoltaïque et Éolien".