11 avril 2017
Des véhicules propulsés par des réactions chimiques
Des étudiants en génie chimique terminent premiers à la compétition interuniversitaire Chem-E-Car pour la région nord-est du continent
Par : Yvon Larose
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À cinq minutes du deuxième essai, le voltage du véhicule de l'Université Laval a chuté au point mort. Trois piles avaient cessé de fonctionner, le voltage total était à zéro. Les étudiants ont ouvert le véhicule, puis ils ont démonté, nettoyé et remonté les piles. Le tout en moins de quatre minutes.
— David-Alexandre Desrosiers
On croirait un scénario hollywoodien avec de grandes difficultés à surmonter et, au final, une victoire inattendue et spectaculaire. Cela s'est passé durant la fin de semaine des 25 et 26 mars. Treize équipes universitaires américaines et canadiennes de la région nord-est du continent, entièrement constituées d'étudiants au baccalauréat en génie chimique, s'affrontaient à l'Institut polytechnique de Worcester, au Massachusetts, à l'occasion d'une compétition Chem-E-Car. L'événement annuel était organisé par l'American Institute of Chemical Engineers.
Dans un grand gymnase, l'un après l'autre, de petits véhicules sur roues avançaient à une certaine vitesse sur le plancher de céramique. Plusieurs réactions chimiques, ne relâchant aucune pollution ni déchet, en assuraient la propulsion. Les véhicules transportaient une charge d'eau. Ils devaient parcourir une distance précise, en moins de deux minutes, vers la ligne d'arrivée.
À leur premier essai, les étudiants de l'Université Laval ont réalisé que leurs 9 piles de conception maison ne donnaient un voltage que de 2,4 volts, au lieu des 3,3 volts que les réactifs sont sensés libérer. Le véhicule a quand même avancé, terminant en quatrième place.
«À cinq minutes de notre deuxième et dernier essai, le voltage a chuté au point mort, explique l'étudiant Alexis Bernard, président de l'Équipe Chem-E-Car Université Laval. Trois piles avaient cessé de fonctionner, le voltage total était à zéro. On ne savait pas pourquoi. Nous avons ouvert le véhicule et nous avons démonté, nettoyé et remonté les piles. Le tout en moins de quatre minutes. C'était vraiment le moment le plus stressant de la compétition. Le voltage indiquait alors 3 volts. Non seulement avons-nous complété l'essai, mais notre véhicule s'est arrêté exactement sur la ligne d'arrivée, sans la dépasser, ce qui nous a fait gagner la compétition. Un résultat vraiment impressionnant!»
Dans ces compétitions, la seule source d'énergie à l'origine de la propulsion doit provenir d'une réaction chimique, pas d'une pile commerciale. Le mécanisme d'arrêt doit également être contrôlé par une réaction chimique, pas par un dispositif de chronométrage de nature mécanique ou électronique. Mais le règlement le plus dur est certainement le fait que les participants n'apprennent qu'une heure avant la compétition le volume de la charge d'eau que les véhicules devront transporter, ainsi que la distance à parcourir avant la ligne d'arrivée.
Le système de propulsion du véhicule de l'Université Laval repose sur un plexiglas sur lequel on installe trois plaques de zinc capables de recevoir chacune trois piles de conception maison. Chacune des piles est constituée d'un petit sac scellé de papier poreux de type sachet de thé rempli d'un mélange de poudres, soit du dioxyde de manganèse et du graphite, déposé sur la plaque de zinc. Chacun des sachets contient aussi une cathode de cuivre, servant au passage du courant électrique. On trempe les piles dans un milieu alcalin avant de poser une grande plaque de plexiglas sur les sachets. La pression de la plaque impose un contact entre les réactifs et cela produit un courant. Le système d'arrêt du véhicule, quant à lui, est basé sur une horloge à l'iode. Celle-ci permet de calculer avec précision le moment de la réaction d'arrêt.
Cet hiver, l'Équipe Chem-E-Car Université Laval participait pour la quatrième fois à la compétition. L'an dernier, elle a atteint le volet national américain, où elle a terminé treizième sur 41 universités. Une partie de son succès vient de l'encadrement qu'elle reçoit du Département de génie chimique. Des professeurs et un technicien de laboratoire apportent leur contribution au projet. Les étudiants peuvent utiliser des locaux et un laboratoire, ainsi que de l'équipement de laboratoire. Des étudiants du Département de génie mécanique donnent aussi un coup de main au projet.
En octobre 2017, l'Équipe Chem-E-Car Université Laval participera aux volets national et mondial de la compétition grâce à ses bons résultats obtenus en 2016 et 2017.
Pour obtenir plus d'information sur la compétition Chem-E-Car, vous pouvez visionner cette vidéo sur le volet national américain de l'événement, tournée en 2016, à San Francisco. Le véhicule de l'Université Laval apparaît à 1 minute 34 secondes.
Dans un grand gymnase, l'un après l'autre, de petits véhicules sur roues avançaient à une certaine vitesse sur le plancher de céramique. Plusieurs réactions chimiques, ne relâchant aucune pollution ni déchet, en assuraient la propulsion. Les véhicules transportaient une charge d'eau. Ils devaient parcourir une distance précise, en moins de deux minutes, vers la ligne d'arrivée.
À leur premier essai, les étudiants de l'Université Laval ont réalisé que leurs 9 piles de conception maison ne donnaient un voltage que de 2,4 volts, au lieu des 3,3 volts que les réactifs sont sensés libérer. Le véhicule a quand même avancé, terminant en quatrième place.
«À cinq minutes de notre deuxième et dernier essai, le voltage a chuté au point mort, explique l'étudiant Alexis Bernard, président de l'Équipe Chem-E-Car Université Laval. Trois piles avaient cessé de fonctionner, le voltage total était à zéro. On ne savait pas pourquoi. Nous avons ouvert le véhicule et nous avons démonté, nettoyé et remonté les piles. Le tout en moins de quatre minutes. C'était vraiment le moment le plus stressant de la compétition. Le voltage indiquait alors 3 volts. Non seulement avons-nous complété l'essai, mais notre véhicule s'est arrêté exactement sur la ligne d'arrivée, sans la dépasser, ce qui nous a fait gagner la compétition. Un résultat vraiment impressionnant!»
Dans ces compétitions, la seule source d'énergie à l'origine de la propulsion doit provenir d'une réaction chimique, pas d'une pile commerciale. Le mécanisme d'arrêt doit également être contrôlé par une réaction chimique, pas par un dispositif de chronométrage de nature mécanique ou électronique. Mais le règlement le plus dur est certainement le fait que les participants n'apprennent qu'une heure avant la compétition le volume de la charge d'eau que les véhicules devront transporter, ainsi que la distance à parcourir avant la ligne d'arrivée.
Le système de propulsion du véhicule de l'Université Laval repose sur un plexiglas sur lequel on installe trois plaques de zinc capables de recevoir chacune trois piles de conception maison. Chacune des piles est constituée d'un petit sac scellé de papier poreux de type sachet de thé rempli d'un mélange de poudres, soit du dioxyde de manganèse et du graphite, déposé sur la plaque de zinc. Chacun des sachets contient aussi une cathode de cuivre, servant au passage du courant électrique. On trempe les piles dans un milieu alcalin avant de poser une grande plaque de plexiglas sur les sachets. La pression de la plaque impose un contact entre les réactifs et cela produit un courant. Le système d'arrêt du véhicule, quant à lui, est basé sur une horloge à l'iode. Celle-ci permet de calculer avec précision le moment de la réaction d'arrêt.
Cet hiver, l'Équipe Chem-E-Car Université Laval participait pour la quatrième fois à la compétition. L'an dernier, elle a atteint le volet national américain, où elle a terminé treizième sur 41 universités. Une partie de son succès vient de l'encadrement qu'elle reçoit du Département de génie chimique. Des professeurs et un technicien de laboratoire apportent leur contribution au projet. Les étudiants peuvent utiliser des locaux et un laboratoire, ainsi que de l'équipement de laboratoire. Des étudiants du Département de génie mécanique donnent aussi un coup de main au projet.
En octobre 2017, l'Équipe Chem-E-Car Université Laval participera aux volets national et mondial de la compétition grâce à ses bons résultats obtenus en 2016 et 2017.
Pour obtenir plus d'information sur la compétition Chem-E-Car, vous pouvez visionner cette vidéo sur le volet national américain de l'événement, tournée en 2016, à San Francisco. Le véhicule de l'Université Laval apparaît à 1 minute 34 secondes.
