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Unités mixtes de recherche
Unité mixte de recherche INRS-UQTR sur les matériaux et les technologies pour la transition énergétique

Unité mixte de recherche INRS-UQTR sur les matériaux et les technologies pour la transition énergétique

À propos

L’UMR sur les matériaux et les technologies pour la transition énergétique regroupe des professeur.e.s, des chercheur.e.s et des étudiant.e.s de l’INRS et de l’UQTR qui développent des solutions innovantes en stockage de l’énergie, en carburant vert et en décarbonation de l’industrie.

La transition énergétique de notre société nécessite des changements dans les méthodes de production et d’utilisation de l’énergie, dans les modes de transport et dans les procédés industriels afin de réduire l’émission de gaz à effet de serre (GES) responsables des changements climatiques.

Les membres de l’UMR œuvrent sur des thématiques interdisciplinaires, alliant chimie, physique et ingénierie pour développer des matériaux avancés et des technologies respectueuses de l’environnement.

Domaines d’expertises

Matériaux et technologies de batteries

Technologies émergentes de batteries (lithium tout solide, aluminium-air, métal-ion, etc.)
Développement de matériaux actifs de cathodes pour les batteries Li-ion
Élaboration d’électrolytes à partir de fibres naturelles ou de matériaux inorganiques
Simulation Ab Initio pour la découverte de matériaux
Caractérisation avancée des matériaux et simulation des technologiesTechnologies émergentes de batteries (lithium tout solide, aluminium-air, métal-ion, etc.)

Production, conversion et utilisation de l’hydrogène ou des combustibles verts

Synthèse de carburants propres à partir d’énergie solaire (photosynthèse artificielle)
Développement d’électrolyseurs et piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM)
Optimisation des cellules à oxyde solide (SOFC/SOEC)
Démonstration de technologies de production et conversion de l’hydrogène (PEM, SOFC/SOEC, …)

Décarbonation des procédés industriels et intégration de matériaux verts

Recyclage des batteries et des minéraux critiques
Optimisation du procédé d’électrolyse pour la production de métaux (Al, Li, …)
Revalorisation de résidus industriels (économie circulaire)
Développement de bioprocédés pour la production ou l’utilisation de biocarburants

Mission

Notre mission est d’unir les forces de l’INRS et de l’UQTR afin de créer un pôle d’excellence en recherche sur les matériaux et technologies pour la transition énergétique. L’UMR contribue à la décarbonation de notre société avec des solutions pratiques aux défis énergétiques et environnementaux urgents. Il s’agit d’unité qui catalyse la recherche en transition énergétique et anime la vie académique à l’UQTR. L’UMR INRS-UQTR collabore avec de nombreux acteurs industriels, centres de recherche, universités et centres collégiaux de transfert de technologie (CCTT). Nos recherches impliquent des institutions académiques du Québec, du Canada ou de l’international, ainsi que les milieux de pratique publics et privés de la région.

Recherche

L’UMR forme des étudiants gradués (2e et 3e cycle) et des stagiaires postdoctoraux ou de premier cycle de l’INRS et de l’UQO. Les membres de l’UMR mènent des recherches sur les différents sujets et thèmes de l’UMR INRS-UQTR en transition énergétique. Nous accueillons également plusieurs chercheurs internationaux qui viennent à l’UMR pour des séjours de recherche de courte durée.

Formation

Les professeur.e.s-chercheur.e.s de l’UMR enseignent à des étudiant.e.s et des stagiaires inscrits dans les programmes de l’INRS ou de l’UQTR. Voici les principaux programmes.

INRS

UQTR

Cours

Doctorat en sciences de l’énergie et des matériaux 

Maîtrise en sciences de l’énergie et des matériaux

Doctorat en sciences de la terre

Maîtrise en sciences de la terre

Doctorat en sciences de l’énergie et des matériaux

Maîtrise en sciences de l’énergie et des matériaux

Les chercheurs de l’UMR enseignent des cours de 2e et 3e cycles qui portent sur les secteurs de l’énergie, des matériaux et des minéraux critiques.

Laboratoire hydrogène (source : alamy)

Infrastructures et technologies

Membres et
chercheurs

François Allard (INRS)

Professeur en électrochimie appliquée et modélisation multiphysique, il a développé des expertises en recherche sur des matériaux et technologies pour le stockage de l’énergie (batteries à électrode métallique ou électrolyte solide) et en électrochimie haute température (hydrogène et électrolyse de métaux). Ses activités de recherche actuelles portent sur le développement de batteries au lithium tout solide et l’élaboration de modèles électrochimiques et thermiques pour simuler les technologies de stockage et de conversion de l’énergie ou les cellules d’électrolyse. Aussi, il recherche de nouveaux matériaux métalliques ou céramiques pour réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) de l’industrie de l’aluminium ou pour des technologies émergentes de piles à l’hydrogène ou au lithium.

Page web FR : https://inrs.ca/la-recherche/professeurs/francois-allard/

Page web EN : https://inrs.ca/en/research/professors/francois-allard/

Publications : https://scholar.google.ca/citations?user=1DDXoRAAAAAJ&hl=en

LinkedIn : https://www.linkedin.com/in/fran%C3%A7ois-allard-3528833b/

Karin Kleiner (INRS)

Professeure agrégée et spécialisée en nouveaux matériaux énergétiques pour le Centre de recherche Énergie Matériaux Télécommunications de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS). À ce titre, elle caractérise et développe de nouveaux matériaux pour le stockage et la conversion durables de l’énergie. Pour élucider les mécanismes de vieillissement, elle utilise un large éventail de diagnostics ex situ et in situ/operando, tels que la diffraction de poudre et la spectroscopie. Ses domaines de spécialisation comprennent la synthèse et la caractérisation de matériaux cathodiques à haute énergie, sans cobalt et à base de fer, pour les batteries lithium-ion, le recyclage direct et hydrométallurgique des matériaux cathodiques vers une économie circulaire à faible empreinte carbone, ainsi que la spectroscopie d’absorption électrochimique des rayons X soft operando, in situ et ex situ, la diffraction et la spectrométrie de masse.

Page web FR : https://inrs.ca/la-recherche/professeurs/karin-kleiner/

Page web EN : https://inrs.ca/la-recherche/professeurs/karin-kleiner/

Publications : https://scholar.google.com/citations?user=F04Fl_YAAAAJ&hl=en

LinkedIn : https://www.linkedin.com/in/karin-kleiner-30882b235/

Gabriel Antonius (UQTR)

Professeur en simulations numériques à l’échelle atomique et moléculaire, il effectue avec son groupe de recherche des calculs théoriques afin de guider la découverte de nouveaux matériaux pour des applications énergétiques. Il vise en particulier les systèmes photocatalytiques pour la production d’hydrogène, les matériaux pour le stockage de l’hydrogène, et les matériaux d’électrodes pour des applications de batteries, de supercondensateurs, et de piles à combustible. Ses méthodes de recherche emploient le calcul ab initio, qui offre une description microscopique de la matière à l’échelle des atomes et des électrons.

Page web FR : www.uqtr.ca/PagePerso/Gabriel.Antonius 

Publications : https://scholar.google.ca/citations?user=rjMODyUAAAAJ&hl=fr

Mihaela Cibian (UQTR)

Professeure spécialisée en chimie inorganique de coordination, en systèmes moléculaires et leur caractérisation, elle apporte son expertise en développant des nouveaux composés/matériaux pour la conversion de l’énergie solaire et la photosynthèse artificielle appliquées aux combustibles solaires. Ses activités de recherche concernent les systèmes photo-catalytiques moléculaires et hybrides pour la réduction du dioxyde de carbone (CO2), la production d’hydrogène (H2), ainsi que la valorisation/recyclage des MCS par des méthodes vertes et le développement des composés pour des applications dans des dispositifs optoélectroniques.

Page web FR : https://oraprdnt.uqtr.uquebec.ca/portail/gscw045a.afficher_detail_form_reponse?owa_no_site=6622&owa_bottin=&owa_no_fiche=16&owa_no_form_reponse=594366&owa_apercu=N&owa_imprimable=N&owa_brouillon=N&owa_fenetre_surgissante=N&owa_lettre=%25&owa_no_page=1

Publications : https://scholar.google.ca/citations?user=iaiFt0AAAAAJ&hl=en

Samaneh Shahgaldi (UQTR)

Samaneh Shahgaldi est professeure agrégée à l’Université du Québec et professeure associée à l’Université de Waterloo et à l’Université de Victoria. Elle est titulaire de la Chaire de recherche du Canada (CRC) dans le domaine des piles à combustible à membrane échangeuse de protons et des électrolyseurs. Chercheuse primée, elle est membre du comité de rédaction de l’International Journal of Green Energy. Elle a également été chercheuse principale chez Cummins/Hydrogenic, où elle a travaillé sur différents projets de piles à combustible et d’électrolyseurs d’eau. Elle a publié plus de 70 articles et a été citée plus de 2 900 fois. Son équipe, au sein du groupe de recherche Shahgaldi travaille actuellement au développement de composants pour différents dispositifs électrochimiques.

Page web FR : https://shahgaldiresearchgroup.ca/

Publications : https://scholar.google.ca/citations?user=TMNBvnkAAAAJ&hl=en

Projets

Titre : Études numériques de nouveaux matériaux et de technologies émergentes pour les batteries de véhicules électriques

Résumé court : Le projet scientifique « Études numériques de nouveaux matériaux et de technologies émergentes pour les batteries de véhicules électriques » se concentre sur la recherche et le développement de batteries de nouvelle génération pour révolutionner le secteur des véhicules électriques. Ce projet implique des stages internationaux dans trois institutions de renom : l’Université Paris-Saclay en France avec l’Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) et l’Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR) au Québec, permettant aux chercheurs de collaborer à l’échelle mondiale.

Financement : FRQ Programme Samuel-De Champlain

Titre : Plateforme sur l’électrification des transports et le développement de composants (batteries, piles à combustible, système thermique, …)

Résumé court : Une cellule intégrée de recherche, d’innovation et de formation (CIRIF) interordre a été mise en place pour regrouper les forces de l’INRS, l’UQTR, l’Institut du Véhicule Innovant (IVI) et du Centre National en Électrochimie et en Technologies Environnementales (CNETE) en matière de développement de technologie de batteries, en élaboration et caractérisation de matériaux de cathodes et en optimisation de système de gestion des batteries ou des piles à l’hydrogène. Ce projet de 5 ans vise la formation et la recherche dans ce secteur.

Financement : Ministère de l’Enseignement supérieur (MES)

Titre : Synthèse de matériaux de cathode pour batteries Li-ion

Résumé court : Une série de projets de recherche est consacrée au développement de matériaux de cathode avancés pour les batteries Li-ion, à la métrologie des matériaux pour l’énergie, ainsi qu’au recyclage des batteries. L’équipe conçoit de nouvelles formulations de matériaux de cathode et les évalue dans des cellules Li-ion en conditions de laboratoire. Par ailleurs, des approches innovantes sont développées pour assurer un recyclage durable des batteries en fin de vie. Une attention particulière est également portée à la caractérisation fine des matériaux afin de mieux comprendre leurs propriétés et d’optimiser leurs performances dans les applications énergétiques.

Financement : CRSNG

Titre : Composés, systèmes et méthodes de recherche intelligente dans la photosynthèse artificielle

Résumé court : Le développement de dispositifs artificiels fonctionnant sur les mêmes principes que la photosynthèse naturelle, ce qui est considéré comme une solution viable aux problèmes énergétiques et environnementaux auxquels notre société est confrontée. La photosynthèse artificielle (PA) est définie ici dans le sens large de la conversion de l’énergie solaire en énergie chimique stockée dans des liaisons chimiques (p. ex., production d’hydrogène – comme carburant vert, à partir de l’eau; la production de produits chimiques à valeur ajoutée à partir de dioxyde de carbone (CO2) et/ou diazote (N2) et/ou d’eau) en utilisant la lumière, des composés qui l’absorbent (photosensibilisateurs) et des catalyseurs. L’objectif de ce projet est l’avancement des connaissances sur les composés, les composants, les systèmes et les méthodes de PA pour le développement des systèmes efficaces.

Financement : CRSNG

Titre : Production et transformation des métaux légers pour le stockage de l’énergie

Résumé court : Les batteries Li-ion occupent la première place en tant que solution de stockage d’énergie pour les véhicules électriques, mais elles sont confrontées à des limitations comme la capacité de l’anode qui est plafonnée et de l’inflammabilité de l’électrolyte liquide. Une technologie prometteuse est la batterie tout solide. Celle-ci intègre un électrolyte solide plus sécuritaire et une électrode métallique à base de lithium (Li) qui offre une densité d’énergie 10 fois supérieure à celle du graphite. Cependant, cette technologie rencontre des défis fondamentaux qui limitent son exploitation. Il y a le coût et la disponibilité du Li pur, la faible vitesse de charge et la dégradation de l’anode de Li métal. Ce programme intègre la production et transformation du Li métal jusqu’à son utilisation dans la batterie.

Financement : CRSNG

Titre : Optimisation de la synthèse de composés pour des applications liées à l’énergie en utilisant l’activation par micro-ondes

Résumé court : Du point de vue d’un avenir énergétique durable, l’innovation dans le développement de composés pour des applications optoélectroniques et liées à la conversion de l’énergie est primordiale. Des composés pour des applications liées à la conversion de l’énergie solaire en énergie chimique seront synthétisés par activation micro-ondes et seront caractérisés par différentes techniques (spectroscopies RMN, IR, UV-vis et spectroscopie de luminescence; spectrométrie de masse). Les synthèses seront optimisées. Les composés synthétisés seront ensuite utilisés dans des projets de recherche liés à la conversion de l’énergie solaire.

Financement : CRSNG, Mitacs Globalink, UQTR

Partenaires

Liste non exhaustive de partenaires :

Rio Tinto, Cummins, Accelera, Niobay, NMG, Arkema, Nuvolt, Intlvac Thin Film,  Ariane Phosphate Hydro-Québec, CNRC, Institut du véhicule innovant (IVI), Innofibre, Centre de métallurgie du Québec (CMQ), Centre National en Électrochimie et en Technologies Environnementales (CNETE)