Nous faisons progresser la découverte des matériaux en unissant la simulation moléculaire, la science des données et l'IA. Grâce à une modélisation rigoureuse, des données de haute qualité et des plateformes numériques holistiques, nous accélérons les percées dans la chimie réticulaire et la capture du carbone, en créant des outils ayant un impact sur le monde réel.
Sujets de recherche
1
Nous utilisons des simulations informatiques avancées pour comprendre le fonctionnement des nouveaux matériaux au niveau atomique. Cela nous aide à prévoir des propriétés importantes, telles que la façon dont ils retiennent la chaleur, absorbent les gaz ou déplacent l’eau, avant de les fabriquer en laboratoire.
2
Nous combinons de vastes ensembles de données avec des méthodes modernes d’intelligence artificielle pour identifier les matériaux les plus prometteurs pour un travail donné. Au lieu de tester des milliers de matériaux de manière expérimentale, nous laissons l’IA réduire la recherche aux matériaux les plus utiles.
3
Nous synthétisons et caractérisons de nouveaux matériaux, tels que des composés luminescents, afin d’explorer leurs propriétés de manière expérimentale et de les relier à nos simulations et à nos modèles d’IA.
Nos projets clés
Une plateforme unifiée reliant les propriétés des matériaux, la conception des processus, l'EET et l'ACV afin d'identifier les sorbants optimaux pour la capture du CO₂ pour des paires source-puits réelles.
En utilisant un criblage de MOF basé sur des données, nous avons identifié des "adsorbaphores" robustes et résistants à l'humidité qui se lient au CO₂. Cela a conduit à la synthèse d'Al-PMOF et d'Al-PyrMOF, qui sont plus performants que les sorbants commerciaux dans des conditions humides.
Le réglage fin des modèles en langage large permet une prédiction précise des propriétés des matériaux et même une conception inverse avec un minimum de données. Démonstration sur les molécules, les alliages et les MOF ; étonnamment plus performant que les ML spécialisés dans les régimes à faible volume de données.
La recherche va de la science fondamentale à la recherche appliquée dans le domaine du stockage de l'énergie renouvelable au moyen de l'hydrogène et de ses dérivés. L'étude des mécanismes de réaction, en particulier pour l'hydrogène interagissant avec les métaux et le carbone, ainsi que l'analyse des systèmes énergétiques afin de remplacer les combustibles fossiles par des énergies renouvelables. Recherche de nouvelles solutions créatives et innovantes et travail au-delà de l'évidence.
Sujets de recherche
1
Interaction de l’hydrogène avec les métaux, intercallation de l’hydrogène et structure des hydrures.
2
Réduction du CO2 et des hydrates de carbone grâce à l’hydrogène, hydrocarbures synthétiques en tant que carburants durables pour la future économie des énergies renouvelables.
3
Analyse des exigences techniques et des incidences économiques des systèmes d’énergie renouvelable.
Nos projets clés
Stockage d'hydrure métallique
En collaboration avec des groupes coréens et GRZ Technologies, un système de stockage d'énergie a été développé, composé d'un électrolyseur coréen et d'un système de stockage à hydrure métallique suisse. De nouveaux hydrures basés sur des alliages bcc permettent de presque doubler la densité de stockage de l'hydrogène.
Du biogaz au méthane synthétique pur
Conversion du biogaz en méthane pur en collaboration avec Gaznat. Hydrater le CO2 en méthane synthétique en présence de 50 % de méthane après élimination préalable des impuretés nuisibles au catalyseur. La réaction de méthanisation permet d'obtenir >99,6 % de méthane dans un réacteur à une étape. Les impuretés sont séparées du biogaz par de nouvelles membranes nanoporeuses.
L'huile de palme comme carburant d'aviation durable
Synthèse efficace de carburant aviation durable à partir d'huile de palme par l'introduction d'un craquage et d'une hydrogénation sélectifs. Par conséquent, plus de 75 % du carbone utilisé est conservé dans le produit souhaité.
Nos résultats et highlights
1
Les publications sur les hydrures sont les plus citées dans le domaine. Contributions significatives interaction de l’hydrogène avec les nanomatériaux, les métaux et le carbone.
2
Prix Watt d’Or, prix de l’hydrogène et de l’énergie
3
Collaborations internationales à long terme avec des groupes de premier plan en Chine, au Japon, en Corée, aux États-Unis et dans plusieurs pays européens, qui ont donné lieu à de nombreuses publications.
4
Une série de brevets sur les hydrures, les catalyseurs, les techniques d’analyse et les applications sont utilisés dans l’industrie.
5
Première description des possibilités techniques et de l’impact économique d’une transition complète de la Suisse vers les énergies renouvelables : Andreas ZÜTTEL, Christoph NÜTZENADEL, Louis SCHLAPBACH, Paul W. GILGEN « Power plant units for CO2 Neutral Energy Security in Switzerland », Frontiers in Energy Research : Process and Energy Systems Engineering, 12:1336016 (2024), https://doi : 10.3389/fenrg.2024.1336016 (accès libre).
Team & talents
Taille de l'équipe du laboratoire
L’équipe est composée de 2 post-doctorants, de 7 doctorants et de 2 à 5 stagiaires
Présentation d'un membre spécifique de l'équipe
Plusieurs anciens membres du groupe sont aujourd’hui professeurs, comme Wen LUO à l’université de Shanghai ou Emanuele MOIOLI au Poletechnico de Milan. Plusieurs membres du groupe ont créé des entreprises avec succès, comme Noris GALLANDAT GRZ Technologis SA et Cedric KOOLEN SCIDENTIFY SA.
Compétences développées par l'équipe scientifique
Ils apprennent à travailler non seulement sur des sujets de recherche scientifiques intéressants, mais aussi à relever des défis scientifiques pertinents et à produire des résultats valables au-delà des mesures.
Autres
Contribuer à la connaissance de la communauté scientifique mondiale en échangeant et en collaborant avec les meilleurs scientifiques du monde entier.
Impacts régionaux et sociaux
1
Le stockage des énergies renouvelables est la technologie clé nécessaire pour remplacer les combustibles fossiles par des énergies renouvelables. Le développement de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies, ainsi que la science, servent directement la société.
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L’augmentation de la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique est un sujet clé en Valais. Les nouvelles technologies créent de nouvelles activités, du travail et de la prospérité.
3
La transition énergétique vers les énergies renouvelables est également une transition du marché de l’énergie. L’économie profite des connaissances créées sur les technologies futures.
4
Les contributions à l’association suisse de l’hydrogène Hydropole (www.hydropole.ch) et au symposium international Hydrogen & Energy (www.hesymposium.ch) nous relient au réseau énergétique suisse et à la communauté internationale.
Perspectives et défis
Priorité 1
L’hydrogène dans les métaux et les propriétés des hydrures
Priorité 2
Des carburants durables pour l’aviation à partir d’huiles biologiques
Priorité 3
Analyse des systèmes d’énergie renouvelable
Principaux défis
Se concentrer sur la promotion de l’intelligence naturelle et profiter de l’intelligence artificielle plutôt que de la remplacer, afin de se concentrer sur les sujets les plus pertinents pour le bien de l’humanité.
Partenariats futurs
Accroître la collaboration avec la Chine et se concentrer sur les meilleurs groupes de recherche chinois afin de profiter des synergies pour créer un succès mutuel.
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