Cycle en continu & énergie renouvelable : Eumélanine, ultraviolet, ondes électromagnétiques et hydrogène pour l’autonomie, l’écoresponsabilité, l’équité, l’auto-suffisance - QC-845

Genre de projet: Recherche
Discipline(s) souhaitée(s): Génie - chimique / biologique, Génie, Génie - mécanique, Physique et astronomie, Sciences naturelles
Entreprise: Mélanergies Inc.
Durée du projet: Plus d’un an
Date souhaitée de début: Dès que possible
Langue exigée: Flexible
Emplacement(s): Montréal, QC, Canada
Nombre de postes: 1-2
Niveau de scolarité désiré: Études de premier cycle/baccalauréatMaîtriseDoctoratRecherche postdoctoraleNouvelle diplômée/nouveau diplômé
Ouvert aux candidatures de personnes inscrites à un établissement à l’extérieur du Canada: No

Au sujet de l’entreprise: 

Mélanergies Inc. est une jeune entreprise québécoise portée par une vision humaniste : offrir une technologie verte capable de transformer durablement notre rapport à l’énergie. Fondé sur l’énergie renouvelable issue de l’eumélanine, le générateur d’énergie Oméga puise sa force dans un pigment naturel recyclé à partir de cheveux, renouant la science avec nos racines pour créer un système autonome et écoresponsable.

Face à la dépendance aux combustibles fossiles dans les régions isolées du Grand Nord au Québec, aux coûts prohibitifs du diesel dans les Antilles et au déficit d’accès à l’électricité qui touche des millions de foyers en Afrique, Mélanergies Inc. propose une réponse concrète : un module compact capable de produire de l’hydrogène à partir de la dissociation et la reformation de l'eau grâce à la mélanine en état excitation et de lumière, puis de le reconvertir en électricité avec un rendement élevé.

Veuillez décrire le projet.: 

Le projet Mitacs de Mélanergies Inc. porte sur la conception, la caractérisation et l’optimisation d’un module prototype « Oméga » intégrant un film d’eumélanine dopée pour la dissociation photo électrochimique de l’eau, couplé à une cellule PEM et à une pile à combustible PEMFC. L’objectif global est de démontrer en laboratoire le fonctionnement cyclique eau ⇄ hydrogène ⇄ électricité avec un rendement supérieur à 30 % et une stabilité supérieure à 1 000 cycles, tout en validant l’auto réparation et la récupération interne d’énergie perdue (thermo électrique et photovoltaïque).
Info : Plus la mélanine est hydratée, meilleure est sa conductivité électrique.

Dans le volet recherche, le projet vise à approfondir les connaissances fondamentales sur le rôle de l’eumélanine vacuum annealed(Recuit sous vide) dopée (NiFe, Cu, Au) dans la photo conversion. Tout en rendant la structure moléculaire de la mélanine cristallin et non amorphe et ensuite en faire des feuillets moléculaires (nano structuré) d’eumélanines tridimensionnels. Pour grandement facilité les réactions chimiques et la transportation des électrons(comme les métaux) et des ions(comme les électrolytes).

Le but principal est d’isoler les mécanismes de génération d’électrons sous irradiation UV A/B et visible, de quantifier les rendements d’électrolyse à l’appui spectral, puis de cartographier la cinétique de recombinaison en pile à combustible pour atteindre une densité de courant de 250 mA/cm². Les résultats attendus incluent un jeu de données électrochimiques (impédance, voltampérométrie cyclique) couplées à des analyses spectroscopiques (UV Vis, FTIR) et structurales (SEM/TEM).

Dans le volet Innovation, le projet développera un processus intégré de fabrication modulaire, un modèle de maintenance prédictive par capteurs IoT et une stratégie de pilotage dynamique des LED et des modules thermo électriques via PWM. Le stagiaire Mitacs sera chargé de concevoir et d’implémenter les protocoles d’optimisation (DOE, design of experiments), de programmer le micro contrôleur pour la supervision temps réel et d’analyser les données de performance selon des méthodologies de modélisation numérique (COMSOL Multiphysics) et d’apprentissage automatique léger. Cette double approche recherche innovation permettra de franchir rapidement les étapes TRL 2→TRL 4 et de préparer un démonstrateur 2 kW prêt à l’évaluation terrain.

Expertise ou compétences exigées: 

• Personne issus spécifiquement de la diversité ethnoculturelle : Africaine et descendante africaine, antillaise/latino-américaine/caribéenne, sud-américain, sud-asiatique et autochtone à travers le monde
• Grande ouverture d’esprit, à le désir d’aider les autres
  (Service à l’humanité)
• Connaissance de base sur la mélanine (L’eumélanine)
• Semi-conducteurs organiques
• Les polymères
• L’Électronique Organique
• Extraction chimique, enzymatique et autres
• Surfaces, interfaces, films et couches minces
• Nanotechnologies, matériaux et photocatalyseurs nanostructurés
• Matériaux nanostructurés
• Photoélectrochimie, bioélectricité et production d'hydrogène
• Dissociation de l’eau (Water spliting)
• La réversibilité du cycle redox
• Pile à combustible (PEMC, PEM)
• Transport des porteurs de charge
• Catalyseurs
• Électroluminescence
• Compréhension du secteur des énergies renouvelables pour
  les logements et véhicules (facultatif).
• Physique : Développement de nouvelles technologies
• L’optique : Lumières et ondes électromagnétiques
• Radiosynthèse
• Absorption, conversion, stockage et stabilisation

Domaine principalement du Génie.

• Ingénieur chimiste (biochimique et photoélectrochimique)
• Énergie renouvelable
• Ingénieur physique (La lumière, les ondes électromagnétiques et développement de nouvelles technologies)
• Ingénieur mécanique surtout en bâtiment(si possible)

Facultatif :
Connaissance dans le domaine de l’énergie renouvelable des véhicules et des bateaux et logements.