Vers une pratique énergétique durable
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Gaixia Zhang, professeure au Département de génie électrique, a acquis une expérience pratique axée sur la multidisciplinarité. Elle compte partager ses connaissances en synthèse et en conception de nouveaux nanomatériaux, en génie des surfaces et interfaces, en techniques de caractérisation in situ et en modélisation théorique des dispositifs de conversion et de stockage d’énergies renouvelables. En tant que mère et membre d'une communauté visible, elle s'efforce de créer un milieu inclusif dans les groupes de recherche auxquels elle participe.
Il y a une dizaine d’années, la professeur Gaixia Zhang, du Département de génie électrique, fait une découverte et s’écrie : « Wow, incroyable ! »
Elle développe une stratégie de chimie verte pour la nanofabrication de différents matériaux qui s’applique au cobalt, au nickel, au platine et autres métaux. « Finalement, j’ai réalisé que je pouvais aussi fabriquer des nanofibres, des nanorubans, des nanofleurs et même des motifs », raconte Gaixia avec enthousiasme.
À l’époque, Gaixia Zhang vient de terminer ses études de doctorat et est boursière postdoctorale. La plupart de ses réalisations sont encore à venir.
Gaixia Zhang est professeure-chercheuse au Département de génie électrique.
L’enseignement, une affaire de famille
En septembre 2022, Gaixia Zhang joint le Département de génie électrique de l’ÉTS à titre de professeure et titulaire de la chaire de recherche en génie Marcelle-Gauvreau. Un accord parfait compte tenu de son parcours.
L’enseignement semble faire partie de ses gènes : son père, sa sœur, ses tantes et ses cousins sont tous enseignants. Dès son plus jeune âge, elle se passionne pour les mathématiques, la physique, la chimie et leurs applications. Elle obtient une maîtrise en génie optique et environnement à l’Académie chinoise des sciences, puis un doctorat en génie physique de Polytechnique Montréal.
Pendant ses études, Gaixia donne des cours sur les principes fondamentaux de la physique, les nanomatériaux et la nanotechnologie, les systèmes de conversion et de stockage d’énergie durable et les techniques de caractérisation des matériaux, entre autres sujets.
« Je veux continuer à motiver et à encourager mes étudiants.tes à acquérir de nouvelles connaissances, à relever des défis et à progresser dans leurs études et leurs démarches scientifiques », dit-elle.
La professeure Zhang estime qu’éduquer les jeunes et faire de la recherche sont tout aussi importants. « J’ai toujours voulu transférer mes connaissances et les appliquer à la pratique afin d’apporter ma contribution à la société », souligne-t-elle. « L’ÉTS, une institution orientée vers l’industrie et dotée d’installations de pointe, offre de grandes possibilités de réaliser mon rêve. »
Une expérience multidisciplinaire
La professeure souhaite apporter à l’ÉTS son expérience pratique axée sur la multidisciplinarité ainsi que ses connaissances en synthèse et conception de nouveaux nanomatériaux, en génie des surfaces et interfaces, en techniques de caractérisation in situ et en modélisation théorique des dispositifs de conversion et de stockage d’énergies renouvelables.
Au cours de sa carrière, la professeure a publié plus de 120 articles évalués par des pairs et dix chapitres de livres, en plus d’être récipiendaire de plusieurs bourses et prix. Son expérience internationale en R et D universitaire et industrielle inclut General Motors (États-Unis), Western University et INRS (Canada), Université Clermont Auvergne (France), et autres. Elle a également établi une étroite collaboration avec le Centre canadien de rayonnement synchrotron (CCRS).
Grâce à des résultats expérimentaux, la surveillance in situ de dispositifs énergétiques et la modélisation informatique, la professeure vise à faire évoluer ses recherches à l’ÉTS vers une pratique énergétique durable.
Réduire l’empreinte carbone
Gaixia Zhang est très préoccupée par les émissions de gaz à effet de serre (GES).Ses efforts dans ce domaine s’inscrivent dans la volonté de l’ÉTS de jouer un rôle actif dans la lutte contre le changement climatique.
À l’ÉTS, les activités de recherche multidisciplinaires de la professeure Zhang portent sur la conception de nanomatériaux avancés et le génie des dispositifs énergétiques dans les technologies de conversion et de stockage d’énergies renouvelables.
Comme l’explique Gaixia, les énergies renouvelables (solaire, éolienne, hydraulique) peuvent réduire l’empreinte carbone de nombreuses façons. Or, la demande d’énergie durable ne cesse d’augmenter et la disponibilité de ces sources d’énergie est irrégulière. L’une des solutions consiste à manipuler intelligemment les sources au moyen de systèmes de conversion et de stockage d’énergie.
La professeure axe ses recherches sur les batteries, les piles à combustible et les électrolyseurs.
Rapprocher la recherche et la pratique
Comment réduire le risque d’incendie des batteries lithium-ion ? Comment développer des batteries de prochaine génération plus sûres et plus énergétiques pour les véhicules électriques ? Comment fabriquer des batteries flexibles pour les électroniques portables ? Comment économiser ou remplacer les métaux nobles coûteux dans les piles à combustible et les électrolyseurs ? Comment créer des piles à combustible régénératives pour les applications aérospatiales ? Ce ne sont là que quelques-unes des questions sur lesquelles travaille Gaixia Zhang.
La professeure est également titulaire de quatre brevets américains. L’un des brevets déposé en 2022 porte sur un additif électrolyte pour protéger l’anode et la cathode et obtenir une batterie au lithium à haute énergie, sûre et à longue durée de vie.
Un autre brevet récent concerne les électrolyseurs qui séparent l’eau en hydrogène et en oxygène tout en conservant l’énergie dans les produits chimiques. Ces dispositifs nécessitent généralement des catalyseurs coûteux à base de métaux nobles pour conserver leur haute efficacité. « La réaction dans les catalyseurs se produit généralement à la surface de la particule. Mes collègues et moi avons mis au point une méthode qui permet de réduire les particules à un seul atome », explique Gaixia. Les avantages sont évidents : économie de métaux nobles et réduction du coût des catalyseurs.
Promouvoir l’équité, la diversité et l’inclusion
En tant que femme, mère de deux enfants et membre d’une minorité visible, Gaixia Zhang s’est engagée à promouvoir l’équité, la diversité et l’inclusion (EDI). « J’ai l’honneur de faire partie de l’équipe de l’ÉTS et j’espère faire une différence dans le cadre de l’initiative Objectif Féminin pluriel », dit-elle.
Elle met sur pied divers groupes de recherche et crée un environnement inclusif visant à augmenter le nombre de femmes ingénieures. Elle propose également des plans de formation personnalisés en fonction des besoins des étudiantes et étudiants, surtout pour des personnes sous-représentées. L’objectif de la professeure Zhang est de créer un environnement favorisant l’équilibre, le respect et le soutien. Elle invite ses étudiants et étudiantes à lui parler de leurs difficultés dans leurs études, leurs recherches ou leur vie personnelle. « Je ferai de mon mieux pour les aider », assure-t-elle.
