Cette thèse présente un nouveau procédé d'adsorption modulée en température base sur l'utilisation d'éléments thermoélectriques et d'un nouveau composite adsorbant à base de graphite expansé recomprimé. Le contexte de ce travail est la recherche de petits dispositifs compacts et souples adaptés à des installations embarquées. L’adsorption est un procédé exothermique dans lequel une augmentation de température provoque une diminution de quantité adsorbée. Les procédés classiques utilisent des gaz chauds ou de la vapeur pour régénérer le lit adsorbant. Les étapes de chauffage, de séchage et de refroidissement sont en général très longues ce qui impose des temps de cycles longs et l'emploi de grandes quantités d'adsorbant. Le chauffage par conduction à travers des surfaces de transfert est limité par la faible conductivité thermique des milieux poreux. La combinaison de graphite expansé naturel recomprimé avec un composé adsorbant tel que du charbon actif, permet d'obtenir un composite présentant à la fois des propriétés d'adsorption, et des propriétés de transfert de chaleur. Le nouveau composite fabriqué présente en effet une conductivité thermique six cent fois supérieure à celle d'un lit de charbon actif classique pour une perte de capacité d'adsorption d'environ 20%, et cela sans diminution de la perméabilité. Les modules thermoélectriques, pompes à chaleur sans pièces mobiles, permettent de refroidir le milieu poreux pendant l'adsorption et de chauffer celui-ci par simple inversion du sens du courant électrique pour la régénération. Les résultats obtenus montrent que des cycles d'adsorption/désorption d'une dizaine de minutes au lieu d'une dizaine d'heures pour des procédés classiques, sont réalisables. Cette étude porte à la fois sur une étude expérimentale et des résultats de simulation. Les expériences cycliques sont des essais d'orientation et d'évaluation.