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.
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.
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.
Team & 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
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
Chaire de neuro-ingénierie clinique (UPHummel Lab)
Prof. Friedhelm C. Hummel
Defitech Chair for Clinical Neuroenginering, - Hummel Lab
Le laboratoire Hummel vise à faire progresser les interventions neurotechnologiques personnalisées qui améliorent la récupération des fonctions sensorimotrices et cognitives chez les personnes atteintes de troubles neurologiques tels que les accidents vasculaires cérébraux, les lésions cérébrales traumatiques et les maladies neurodégénératives. En combinant des connaissances mécanistes sur les fonctions cérébrales et la récupération avec le développement de biomarqueurs prédictifs, notre objectif est de faire passer les neurotechnologies innovantes personnalisées du laboratoire au chevet du patient.
Sujets de recherche
1
Meilleure compréhension des fonctions motrices et cognitives, de leur mise en œuvre dans le cerveau et de leur évolution au cours du vieillissement en bonne santé, grâce à l’imagerie cérébrale multimodale de pointe, à l’électrophysiologie et à des tâches comportementales.
2
Mieux comprendre les troubles neurologiques en utilisant des méthodes avancées d’investigation du cerveau telles que la neuroimagerie, l’électrophysiologie et la stimulation cérébrale pour révéler comment les réseaux cérébraux évoluent dans la santé et la maladie.
3
Développer des thérapies basées sur les neurotechnologies afin d’améliorer la qualité de vie des patients atteints de troubles neurologiques, en traduisant la recherche de pointe sur le cerveau en interventions cliniques efficaces et personnalisées.
Nos projets clés
Modulation de l'apprentissage
Pionniers de la stimulation cérébrale profonde non invasive de régions telles que le striatum, essentielles à l'apprentissage moteur et basé sur la récompense, nous avons démontré pour la première fois que la stimulation transcrânienne de l'interférence temporelle (tTIS) peut améliorer l'acquisition de compétences motrices et l'apprentissage par renforcement.
Partenaires académiques : N. Grossman (Imperial), M. Wessel (UK Würzburg), E. Neufeld (ETHZ), Abderrahmane (HVS). IT IS foundation (Zürich), TI Solution (Zürich)
Modulation de la navigation spatiale
En utilisant le TTIS avec la neuroimagerie et la réalité virtuelle, nous avons montré pour la première fois que la stimulation cérébrale profonde non invasive de l'hippocampe peut améliorer la navigation spatiale et stimuler l'activité de l'hippocampe, ouvrant ainsi la voie à des applications cliniques dans le domaine des traumatismes crâniens et de la démence.
Partenaires académiques : O.Blanke (EPFL), M. Wessel (UK Würzburg), E. Neufeld (ETHZ). Fondation IT IS (Zürich), TI Solution (Zürich)
Projet TiMeS
Une étude longitudinale unique sur l'AVC s'appuyant sur l'écosystème unique de recherche clinique à Sion pour caractériser les déficits multidomaines, les mécanismes de récupération et les biomarqueurs prédictifs grâce à des évaluations multimodales combinant la neuro-imagerie, l'électrophysiologie et le phénotypage comportemental détaillé.
Partenaires cliniques : CRR, HVS, Berner Klinik. Partenaires académiques : S. Micera, O.Blanke, D. van de Ville, tous EPFL)
Nos résultats et highlights
1
Décembre 2023 -> Notre première conférence « maison » : Conférence de Sion sur la récupération de l’AVC
2
Friedhelm Hummel a reçu en 2024 le prix de la recherche en neuroréhabilitation de la Fondation Fürst Donnersmarck, décerné tous les trois ans, très compétitif et prestigieux. Elena Beanato a reçu en 2024 le prix de la meilleure thèse de doctorat de l’IMC. Pierre Vassiliadis a reçu en 2024 le Biaggi de Blasys PhD Award et en 2025 le NCM xoung sceintist award.
3
‘SNSF Lead Agency Brazil-CH FoG Project HORIZON-EIC-2024-PATHFINDEROPEN-01 ReverseStroke Project Akiva Foundation nDBS-TBI Project Wyss Lighthouse Partnership Project ApatTIS Project HORIZON-RIA Social and hUman ceNtered XR (SUN) Project SNSF Lead Agency CH-Cz NiBS-iCog Project ERA-NET NEURON-025 DiSCoVeR Project ETH Strategic Focus Area, Personalized Health and Related Technologies (PHRT-205). Projet TiMeS
4
Stimulation cérébrale profonde non invasive pionnière
Team & talents
Taille de l'équipe du laboratoire
18 (2024)
Présentation d'un membre spécifique de l'équipe
2024 : Elena Beanato et Pierre Vassiliadis, la thèse d’Elena Beanato a été récompensée en 2024 par le Prix de la meilleure thèse 2023 du Brain Mind Institute de l’EPFL, tandis que Pierre Vassiliadis a reçu le prix Biaggi de Blasys 2024.
Compétences développées par l'équipe scientifique
Développer des compétences avancées en : Stimulation cérébrale non invasive, neurosciences des systèmes, neuroimagerie, méthodes d’électrophysiologie. Apprendre à penser de manière critique
Autres
Notre laboratoire est activement impliqué dans des activités de vulgarisation et de diffusion afin de s’engager auprès de la communauté au sens large. Nous avons organisé des visites pour de jeunes élèves (Collège de la Planta, Sion), leur offrant la possibilité de découvrir nos recherches et d’explorer l’environnement du laboratoire. De plus, nous sommes engagés dans le développement professionnel, en participant à des journées de formation telles que la Journée de Rééducation à la Clinique Romande de Réadaptation et à l’Hôpital du Valais (septembre et novembre 2024) où nous avons contribué à l’avancement des connaissances en neuroréhabilitation.
Impacts régionaux et sociaux
1
Faire progresser notre compréhension des troubles neurologiques, tels que la maladie d’Alzheimer, les accidents vasculaires cérébraux ou les lésions cérébrales traumatiques, afin de mettre au point des méthodes de réadaptation innovantes basées sur les neurotechnologies pour améliorer la vie des patients et fournir une première preuve de concept en vue d’une application clinique.
2
Renforcer les éco-systèmes de recherche clinique translationnelle avec les partenaires cliniques (HVS, CRR,…) et les universités (HES-SO Valais-Wallis)S’attaquer aux maladies centrales ayant un impact sur l’économie de la santé en Valais et développer de nouvelles stratégies de traitement. Renforcer l’écosystème clinique-translationnel avec des partenaires cliniques (HVS, CRR, Berner Klinik) et des institutions de recherche (HES-SO Valais, Sense, Spark).
3
Ouvrir la voie à de nouveaux traitements et, en cas de succès, avoir un impact important sur l’économie et les coûts de la santé
4
Rendre le Valais plus attractif pour les neuroscientifiques translationnels, mettre le Valais sur la carte de la concurrence pour les neurosciences translationnelles (Stroke conference 2023 organisée par le laboratoire)
Perspectives et défis
Principales opportunités
Pionnier des neurotechnologies de nouvelle génération, en particulier la stimulation cérébrale non invasive, et les faire passer du laboratoire au chevet du patient. Renforcer les collaborations avec les partenaires cliniques afin d’optimiser le recrutement et l’accès des patients. Contribuer à la construction d’un écosystème clinique-scientifique-innovant dynamique à Sion. Favoriser d’excellentes conditions de travail et des opportunités de croissance pour tous les membres de l’équipe.
Principaux défis
Distance entre le campus principal et le Campus Biotech pour les événements, l’enseignement et la collaboration. Masse critique de neuroscientifiques et de neuroingénieurs. Recrutement de patients
Partenariats futurs
Des collaborations plus poussées au sein de l’écosystème de santé, clinique, translationnel et d’innovation de Sion. Pole sante sera un excellent incubateur pour cela.
Faculté des sciences de la vie
Clinical Neuroengineering
Prof. Friedhelm C. Hummel
Defitech Chair for Clinical Neuroenginering, - Hummel Lab
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