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.
2
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.
Ingénierie des procédés industriels et des systèmes énergétiques (IPESE)
Prof. François Maréchal
Industrial Process and Energy Systems Engineering (IPESE)
L'IPESE développe l'optimisation basée sur les jumeaux numériques pour générer une transition nette zéro, en intégrant les mesures du cycle de vie. Les travaux portent sur les procédés biosourcés efficaces, la capture du CO₂, les SOFC à haut rendement, la gazéification des déchets et les pôles urbains renouvelables reliant l'industrie, l'énergie et les quartiers intelligents.
Sujets de recherche
1
Intégration des énergies renouvelables dans les systèmes urbains, en tenant compte des communautés locales, de l’énergie photovoltaïque, de l’exploitation intelligente, de l’efficacité et des technologies avancées de conversion énergétique telles que les pompes à chaleur et le chauffage urbain.
2
Décarbonisation de la production industrielle par une production efficace, la récupération de la chaleur, le captage du CO2, l’intégration des énergies renouvelables et de la gestion des déchets et la symbiose industrielle.
3
Modélisation de la transition énergétique : comment le système énergétique s’adapte-t-il à l’innovation et aux actions de décarbonisation.
Nos projets clés
PinchSmall
Une aide à la décision assistée par ordinateur pour l'évaluation rapide des options de décarbonisation des processus industriels.
EPFL HES-SO Office fédéral de l'énergie
Laboratoire Net Zero
Stratégies de décarbonisation pour la production d'aluminium intégrée à la ville.
IPESE HES-SO Oiken Novelis
Les jumeaux de l'énergie urbaine
Urban Twin et Sweet Swice & Sweet COSI, vers un modèle holistique d'intégration des énergies renouvelables dans les villes : des comportements à l'adaptation du système énergétique.
Sweet consortium avec les entreprises de services publics
Nos résultats et highlights
1
Suisse indépendante et neutre : quels sont les coûts et les conséquences attendus ?
2
Plusieurs prix pour les meilleurs articles et affiches dans des conférences internationales
3
Notre laboratoire a contribué au rapport de la feuille de route sur la décarbonisation de l’industrie pour la Commission européenne : AIDRES, « Advancing industrial decarbonization by assessing the future use of renewable energies in industrial processes » (Faire progresser la décarbonisation industrielle en évaluant l’utilisation future des énergies renouvelables dans les processus industriels ) : https://data.europa.eu/doi/10.2833/696697
4
François Marechal a contribué à la création de six entreprises en démarrage : Bluewatt Engineering, qui fait maintenant partie de PSE Siemens : traitement efficace des eaux usées, Trea-tech : gazéification hydrothermale pour le traitement de l’eau et la conversion de la biomasse, Exergo.ch : conception de systèmes multi-énergétiques par des systèmes de chauffage et de refroidissement urbains basés sur le CO2, Urbio : aide à la décision dans la planification de systèmes énergétiques urbains. Qaptis : capture du CO2 dans les systèmes de transport. Emissium : Suivi et certification du CO2.
5
Démonstrateur de réseau CO2 sur le campus de l’EPFL Valais Wallis.
Ingénierie des procédés et des systèmes énergétiques assistée par ordinateur, recherche opérationnelle, apprentissage automatique et programmation, analyse du pincement et méthodes d’intégration des procédés
Impacts régionaux et sociaux
1
Montrer et quantifier les voies de décarbonisation pour la décarbonisation et la transition énergétique en intégrant les innovations technologiques. Dans le cadre de l’Agence internationale de l’énergie, coordination d’une tâche visant à développer une stratégie de jumeaux numériques pour la décarbonisation des processus industriels : https://iea-industry.org/tasks/process-integration-for-industry-decarbonization/
2
L’impact de la durabilité (économique, environnementale et sociétale) de Net Zero Valais : quel est le sens de trop expansif ?
3
Quel est l’impact de l’intégration de l’innovation sur la décarbonisation du système énergétique ?
4
Démontrer le rôle des communautés énergétiques locales dans la transition énergétique : donner le pouvoir aux citoyens en mettant en œuvre des solutions décentralisées
Perspectives et défis
Principales opportunités ?
Décarbonisation de l’industrie dans un monde en transitionn Adaptation de l’infrastructure pour intégrer des productions décentralisées, symbiose industrielle à l’échelle régionale.
Principaux défis
Intégrer l’innovation pour la transition énergétique
Partenariats futurs
Notre laboratoire a une longue tradition de collaboration avec l’industrie. Nous soutenons la collaboration pour le transfert de connaissances et de technologies.
Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur (STI)
Process and energy system engineering
Prof. François Maréchal
Industrial Process and Energy Systems Engineering (IPESE)
Electrochemical Engineering
MER Jan Van herle
GEM Group of Energy Materials (STI-SCI-JVH)
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