MER Jan Van herle
GEM Group of Energy Materials (STI-SCI-JVH)
Electrochemical Engineering
Notre mission
Conception, design, fabrication, assemblage, essais, diagnostics, analyse et modélisation de piles à combustible et d'électrolyseurs de Watts à 100 kW, dans les technologies de la céramique à haute température (750°C) et du polymère à température ambiante (20-70°C), pour les combustibles naturels et renouvelables.
Sujets de recherche | |
|---|---|
| 1 | Comprendre la durabilité à long terme des piles à combustible et des électrolyseurs, en séparant et en quantifiant les différents processus de dégradation des performances dans le temps. |
| 2 | Conception, fabrication et construction de composants de piles à combustible/électrolyseurs et d’équipements d’essai dédiés, en particulier pour les mesures in situ. |
| 3 | Modélisation multi-physique à plusieurs échelles, des interfaces micrométriques aux systèmes complets, pour soutenir la conception (axe 2) et la compréhension des performances (axe 1). |
Nos projets clés
Réversible-CH4
Nous développons une installation pilote complète pour démontrer le stockage saisonnier réel d'électricité renouvelable dans le méthane injecté dans le réseau de gaz, en utilisant un système réversible de pile à combustible/électrolyseur (10/30 kW), avec des émissions négligeables. L'exploitation complète est prévue pour 2027.
SolydEra (VD), HES-SO-Sion Despraz (VD) SP Groups (VS VD GE), Oiken (VS), Gaznat (VD)
AMY
Un nouveau type d'électrolyseur d'eau à membrane alcaline, exempt de matériaux critiques et d'une densité de puissance élevée (1 A/cm2, 5 kW/L), est développé et validé au sein de notre laboratoire.
Canton VS GEM start-up
GREENHUB
Un équipement spécialisé est développé pour mesurer l'impédance des électrolyseurs à des courants (300 A) et des puissances (20 kW) élevés, afin d'obtenir des signaux propres permettant une analyse détaillée des données et de relier les résultats à des mesures d'impédance effectuées en laboratoire à plus petite échelle.
Flagship d'Innosuisse SolydEra (VD)
Nos résultats et highlights | |
|---|---|
| 1 | Nos résultats suivants ont été publiés pour la première fois dans la littérature scientifique : – une étude fondamentale comparant 4 technologies d’électrolyse, dans le journal à fort impact Joule, et rapidement très citée ; – un modèle 3D d’un ensemble membrane-électrode-électrolyseur alcalin ; – la mesure d’un stack pile à combustible/électrolyseur réversible, avec une résolution spatiale et temporelle, pendant plusieurs mois d’exploitation. |
| 2 | Le projet européen SWITCH, auquel participe l’EPFL, a reçu un prix de l’Agence internationale de l’énergie (https://www.ieahydrogen.org/hydrogen-tcp-awards/). |
| 3 | 4 nouveaux projets européens ont été accordés, dont 3 en collaboration avec HESSO. Tous les projets ont obtenu des notes égales ou supérieures à 14/15. Le taux de réussite global est de 12%. Le GEM reste ainsi le premier laboratoire de l’EPFL pour les subventions de l’UE. |
| 4 | 2 brevets déposés, 1 start-up en création |
| 5 | Lancement d’une nouvelle activité dans le domaine de la biocatalyse pour convertir les effluents liquides en carburants, en utilisant des catalyseurs bactériens cultivés sur des électrodes. 16 articles de journaux publiés en 2024. |
Équipe & talents
Taille de l'équipe du laboratoire
20 membres + 10 étudiants en master + 3 doctorants invités Le laboratoire GEM est composé de 1/3 des doctorants, 1/3 de scientifiques, 1/3 d'ingénieurs
Compétences développées par l'équipe scientifique
Mettre la main à la pâte en construisant et en testant des appareils et des équipements de caractérisation spécifiques. Surchauffer le cerveau pour apprendre les logiciels, les mathématiques sous-jacentes et le code de programmation.
Autres
Les membres de l'équipe GEM apprennent à se responsabiliser, à travailler en équipe, à lever des fonds, à faire du réseautage, à collaborer avec d'autres entités universitaires et industrielles, et à connaître la nécessité des cadres juridiques.
Impacts régionaux et sociaux | |
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| 1 | Le stockage de l’électricité excédentaire dans des combustibles en vue d’une réutilisation ultérieure propre et efficace contribue à nous rendre moins dépendants des importations d’électricité en hiver, qui deviendront encore plus cruciales si l’énergie nucléaire est progressivement supprimée. |
| 2 | Notre installation pilote de stockage saisonnier sera une première démonstration matérielle sans simulation d’aucun composant. |
| 3 | Notre laboratoire forme des ingénieurs aux technologies de demain qui définissent et façonnent la transition énergétique. Une énergie disponible et abordable (propre et efficace) est la colonne vertébrale d’une industrie productive et d’une société stable et solidaire. |
| 4 | Chaque année, nous intégrons 15 à 20 nouveaux étudiants en master dans nos activités par le biais d’un travail de projet direct. |
Perspectives et défis
Principales opportunités
-Démonstration de la faisabilité d’un stockage saisonnier complet avec une conversion réversible de l’électricité en gaz et le réseau de gaz – Installation de 10/30 kW à Energypolis et installation de 50/150 kW à Aigle avec Gaznat et SolydEra – Développement d’une électrolyse de l’eau alcaline à empreinte compacte – Fabrication interne des composants – Développement du biogaz en tant que ressource indigène (il a un potentiel >5 fois supérieur à l’utilisation actuelle)
Principaux défis
-Réduction des financements et concurrence féroce en la matière – Manque d’espace pour les infrastructures d’essai et de fabrication – Production de carburants liquides à partir d’électricité et de sources de carbone – Isolement néfaste de l’Europe dans ses choix en matière de transition énergétique.
Partenariats futurs
-Renforcer le partenariat Gaznat-SolydEra -Partenariats avec d’autres entreprises de piles à combustible/électrolyseurs -Alignement avec l’industrie gazière pour le CH4 comme vecteur
