Chaire de recherche du Canada en conception de matériaux informatiques pour des applications énergétiques et environnementales

Le Canada s’est fixé un objectif ambitieux : réduire d’ici 2030 ses émissions de gaz à effet de serre de 40 à 45% par rapport aux niveaux de 2005. Pour y parvenir, il faut transformer les procédés énergétiques et industriels en place afin d’éviter de nouvelles émissions de dioxyde de carbone (CO2) et d’éliminer les émissions existantes. En tant que titulaire de la Chaire de recherche du Canada en conception de matériaux informatiques pour des applications énergétiques et environnementales, la professeure Kulbir Ghuman conçoit des matériaux énergétiques efficaces et abordables, en exploitant les défauts dans des composés rentables.

La mise à l’échelle de ces matériaux à des fins commerciales est complexe en raison de leur inefficacité et de leur sensibilité aux conditions de synthèse. Pour relever ces défis, la professeure Ghuman et son équipe de recherche explorent les propriétés fondamentales des matériaux abordables indispensables à la réduction, à l’élimination et à la réutilisation du CO2. Ils se concentrent sur les matériaux destinés à des technologies comme la production durable d’ammoniac, les piles à combustible à oxyde solide et le captage direct du CO2 dans l’air, ainsi que la production durable d’hydrogène et les dispositifs photoniques. En faisant progresser ces technologies durables, leurs travaux appuieront les efforts du Canada pour atteindre ses objectifs de réduction des émissions.

Titulaire

Kulbir Ghuman, Professeur Titulaire  

Mise en contexte

Le Rapport sur la stratégie de gestion du carbone du Canada (décembre 2023) fixe un objectif ambitieux : réduire les émissions de gaz à effet de serre de 40 à 45 % par rapport aux niveaux de 2005 d’ici 2030. Atteindre cet objectif implique à la fois de transformer les processus énergétiques et industriels afin de prévenir de nouvelles émissions de CO₂ et d’éliminer le CO₂ historique.

Le premier mandat du professeur Kulbir Ghuman à titre de Chaire de recherche du Canada s’est concentré sur la manipulation des défauts dans des matériaux économiques, démontrant que le désordre contrôlé des matériaux peut améliorer l’efficacité des matériaux nécessaires à la catalyse durable et aux applications des piles à combustible à oxyde solide (SOFC).

Malgré les progrès réalisés au cours du mandat précédent, la mise à l’échelle de ces matériaux pour une utilisation commerciale demeure difficile en raison de leurs inefficacités et de leur sensibilité aux conditions de synthèse. Le programme de recherche proposé par le professeur Ghuman vise à relever ces défis en explorant plus en profondeur les propriétés fondamentales des matériaux essentiels à la réduction, à l’élimination ou à la réutilisation du CO₂, tout en mettant l’accent sur la faisabilité économique.

Le nouveau programme impliquera des expérimentateurs et des partenaires industriels afin de faire progresser des matériaux économiques pour cinq technologies clés, en mettant principalement l’accent sur :

(a) la production durable de NH₃,

(b) les SOFC,

(c) la capture directe du CO₂ dans l’air,

tout en soutenant la recherche pour atteindre des objectifs en matière de matériaux pour :

(d) la production durable d’H₂,

(e) les dispositifs photoniques.

Le programme intégrera des techniques computationnelles modernes, incluant l’apprentissage automatique et les calculs à haut débit, avec des outils de pointe en science des matériaux computationnelle tels que la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), afin d’accélérer l’innovation dans le domaine des matériaux