Une pile à combustible plus performante

Elena Baranova

Oubliez le scooter de l’espace ou la voiture volante : la pile à hydrogène, c’est beaucoup plus tendance! Année après année, les experts annoncent l’arrivée de ce système d’alimentation électrique hautement efficace qui offre une énergie propre en abondance par la conversion chimique directe de matières brutes en électricité. Et pour cause, nous sommes tous impatients de remplacer génératrices et moteurs polluants par ces appareils propres et silencieux qui n’émettent rien de plus nocif que de la vapeur.

Malheureusement, l’ingrédient clé de cette technologie, l’hydrogène, est une matière hautement explosive, ce qui rend son extraction, son transport et son entreposage très complexes. Chaque année, ces difficultés contrecarrent les espoirs que laissent envisager les piles à combustible, qui ne peuvent rivaliser avec le rendement des sources d’énergie traditionnelles sur le marché.

Qu’à cela ne tienne, Elena Baranova n’est pas prête à baisser les bras, mais elle souhaite tout de même se débarrasser de ce combustible problématique au plus vite. La professeure en génie chimique et biologique de l’Université d’Ottawa étudie donc la possibilité d’utiliser l’éthanol, cette base d’alcool toute simple dont l’utilisation est déjà très répandue dans les moteurs automobiles.

« Il s’agit de convertir l’éthanol, qui n’est ni dangereux ni toxique pour les humains, en énergie », explique-t-elle.

Qui plus est, l’éthanol peut être produit à partir de matières considérées comme des déchets, par exemple les restes de tiges de maïs ou de pâte de bois. «Nous aimerions produire cet éthanol à partir de biomasse résiduelle », explique Mme Baranova.

En dépit de tous ces avantages, l’éthanol ne peut toutefois stocker autant d’énergie que l’hydrogène. C’est donc dire qu’une pile à éthanol ne serait même pas en mesure de faire fonctionner une automobile. Par contre, une telle pile serait amplement suffisante pour l’alimentation prolongée de plus petits appareils, comme les téléphones cellulaires et les ordinateurs.

Ces progrès pourraient devenir réalité si l’on arrive à extraire tous les électrons de cette molécule organique complexe pour qu’une pile à éthanol puisse générer le plus d’électricité possible. À l’heure actuelle, une pile à éthanol ne parvient qu’à extraire moins de la moitié de ces électrons. La professeure Baranova est donc à la recherche d’un puissant agent catalyseur qui permettra de stimuler et d’amplifier cette réaction afin de libérer tous les électrons du composé.

La conception d’un tel agent exige des appareils d’une très grande précision capables de produire des couches de métaux extrêmement minces pour optimiser leur rendement catalytique. C’est avec cet objectif en tête que Mme Baranova s’est jointe à un groupe de chercheurs de l’Université d’Aix-Marseille en France, qui possède des appareils de déposition par couches atomiques parmi les plus perfectionnés au monde.

« Ces appareils permettent de maîtriser la nanostructure d’un dépôt à l’échelle atomique », explique-t-elle en précisant qu’il est possible de produire une couche de métaux dont l’épaisseur varierait de quelques couches atomiques à plusieurs nanomètres. Une telle précision permettra aux chercheurs de déterminer l’épaisseur et la structure optimales qu’exige l’agent catalyseur recherché.

La professeure Baranova a accès à cette technologie par l’intermédiaire du Fonds France-Canada pour la Recherche, une initiative de l’ambassade de France à Ottawa et de vingt universités de partout au pays, notamment l’Université d’Ottawa. Créé en 2000, ce fonds est administré conjointement par l’Université d’Ottawa et l’ambassade de France et a déjà versé 2,5 millions de dollars aux responsables de près de 200 projets. Ce financement a d’ailleurs incité la professeure à diffuser son expertise et à faire connaître la technologie auprès d’un chercheur qu’elle a rencontré pendant son doctorat en Suisse. Ce genre de collaboration est tout à fait la raison d’être de ce fonds.

« Aujourd’hui plus que jamais, la science et l’innovation sont des éléments cardinaux du partenariat entre la France et le Canada », a souligné l’ambassadeur de la France au Canada, François Delattre, lors du 10e anniversaire du programme en 2010. Quoique modeste, le soutien vital offert par ce programme permet à un grand nombre de chercheurs, comme Mme Baranova, d’améliorer la qualité de leur travail.

 

Cap vers le sud pour le progrès scientifique

À l’instar de cet accord de recherche internationale bien établie avec la France, qui a permis à Elena Baranova de faire progresser ses recherches novatrices sur la pile à éthanol, une entente similaire avec la communauté scientifique brésilienne multiplie actuellement les possibilités de coopération. Grâce à cet accord, le CALDO (un consortium fondé par l’Université de l’Alberta, l’Université Laval, l’Université Dalhousie et l’Université d’Ottawa) est devenu le premier partenaire canadien du Brésil dans le cadre d’un programme gouvernemental qui a pour but d’envoyer des milliers d’étudiants brésiliens en science qui ont su s’illustrer, dans certains des meilleurs établissements d’enseignement au monde.

Pendant une visite officielle au Brésil en 2012, le gouverneur général David Johnston a annoncé que le Canada se réjouissait à l’idée d’accueillir quelque 12 000 étudiants brésiliens qui participeront au programme Science sans frontières. Jusqu’à maintenant, l’Université d’Ottawa en a accueilli environ 80 dans le cadre de cette initiative.

La collaboration du Canada avec le Brésil ne s’arrête pas là : l’automne dernier, cinq chercheurs de l’Université d’Ottawa, provenant de disciplines comme la médecine, la chimie et les arts, ont reçu les premières bourses de recherche de la Fondation pour la recherche de l’État de São Paulo (FAPESP) et du CALDO, qui financent des projets de recherche de deux ans et des échanges entre chercheurs et étudiants aux cycles supérieurs.

 

par Tim Lougheed

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