Dissertations / Theses: 'Non-combustible'

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Amziane, Ahmed. "Evaluation et contrôle non destructif de combustible nucléaire par ultrasons laser." Le Mans, 2009. http://www.theses.fr/2009LEMA1026.

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Abstract:

Le travail de thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre l’industriel AREVA NP et le laboratoire PEC de l’université du Maine et a été financée par une convention CIFRE. Ce travail vise à développer des techniques pour le contrôle et l’évaluation non destructive de combustible nucléaire, qui sont essentielles à la sûreté des centrales. Le combustible étudié se présente sous la forme de particules sensiblement sphériques d’environ 1 mm de diamètre adaptées à une nouvelle génération de réacteurs nucléaires dite High Temperature Reactor (HTR). De plus, il a été effectué des essais de contrôle sur des gaines de Zircaloy conditionnant le combustible actuellement utilisé dans les réacteurs classiques à eau pressurisée. Ces gaines se présentent sous forme de tubes d’environ 10 mm de diamètre et 0,5 mm d’épaisseur. La technique des ultrasons laser présente l’avantage de ne pas nécessiter de contact mécanique. La source laser crée à la surface du matériau un échauffement qui engendre dans celui-ci un champ de contraintes qui se traduit par la propagation d’ondes de volume et de surface. En utilisant cette technique, le spectre des vibrations des particules HTR a été mesuré. La modélisation du comportement vibratoire de la particule a été effectuée d’une part, en utilisant un calcul par éléments finis et d’autre part, en effectuant un calcul analytique des fréquences propres. Plusieurs caractéristiques de la particule HTR peuvent être déterminées par la résolution du problème inverse consistant à recaler les fréquences propres calculées et mesurées. Une approche originale permettant de bien poser le problème inverse, basée sur la méthodologie des plans d’expériences est utilisée. La technique des ultrasons laser permet de détecter des défauts sur la couche de céramique qui est essentielle au confinement des produits de fission. Les expériences ont mis en évidence une altération significative du comportement vibratoire en présence d’une fissure dans la couche de confinement. La simulation par éléments finis d’une particule fissurée, en particulier l’observation des déformées modales, permet d’interpréter les modifications du spectre vibratoire obtenu expérimentalement. Dans la perspective d’une industrialisation du procédé de contrôle, il a été développé un support pour la particule HTR qui permet de manipuler aisément les particules et de ne pas altérer de manière importante leur comportement vibratoire. La technique des ultrasons laser a également été utilisée pour détecter des entailles (1,5mm x 0,1mm x 50µm) situées sur la surface externe et interne d’un tube de Zircaloy. Pour cela, il a été employé des ondes guidées se propageant soit selon une génératrice soit dans une direction circonférentielle. Des indicateurs de présence d’une fissure ont été dégagés This research, financed by a CIFRE grant, was carried out in the Laboratoire de Physique de l’Etat Condensé (Université du Maine, France) as a response to a request of the AREVA NP company for developing non destructive testing and evaluation (NDT&E) with contactless techniques which would be applied to nuclear fuel to improve nuclear power plants safety. The fuel that is to be controlled is conditioned in the form of ultilayered spherical particles of approximately 1 mm in diameter. This nuclear fuel has been designed for a new generation of nuclear power reactor known as High Temperature Reactor (HTR). In a parallel direction, the laser ultrasonic technique was applied to test Zircaloy pipes (about 9. 5 mm in diameter and 0. 5 mm in thickness) that are currently used to contain the fuel in the conventional pressurized water reactors. Laser ultrasonics has the advantage to be a contactless technique. The laser source heats up the material’s surface and generates an elastic perturbation, that results in the propagation of bulk and surface ultrasonic waves. Using this technique, we have measured the vibrational spectrum of HTR particles. In order to understand the vibrational behaviour and calculate the resonance frequencies of a HTR particle, we have performed simulations using finite elements analysis as well as analytical calculations. By fitting the calculated with the measured vibration frequencies, we have proved that the elastic properties of some layers can be determined. For solving more efficiently the inverse problem, we have used an original approach based on an experimental design methodology. In addition, the laser ultrasonic technique has been applied for non destructive testing of the ceramic layer, the role of which is to contain fission products. The vibrational spectrum of a particle is significantly changed when a micro-crack (damage) is present in the ceramic rigid layer. The finite element analysis simulations of a micro-cracked particle show that changes in some modal structure would explain the appearance of new vibrational frequencies. In order to permit an easy handling of the HTR particles, we have designed a special particle holder, which would be employed for industrial control. While maintaining the particle fixed during de measurement, this holder induces a negligible perturbation in the vibration spectrum. Finally, we have used the laser ultrasonic technique for crack detection (1. 5 mm x 0. 1 mm x 50µm) located on the external and internal surfaces of Zircaloy tubes. We have generated acoustic waves that can propagate along the circumference or the generatrix of the cylinder. Some indicators of the presence of the crack have been isolated

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Cobb, Caroline. "EVALUATING ORAL, NON-COMBUSTIBLE POTENTIAL REDUCED EXPOSURE PRODUCTS MARKETED TO SMOKERS." VCU Scholars Compass, 2009. http://scholarscompass.vcu.edu/etd/1671.

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Abstract:

Potential reduced exposure products (PREPs) are marketed to reduce smoking’s harm, despite little information concerning their effects. This study adapts previously reported clinical laboratory methods used to evaluate combustible PREPs to investigate the acute effects of four non-combustible PREPs (Ariva, Camel Snus, Marlboro Snus, Commit nicotine lozenge) relative to own brand cigarettes, sham smoking, and one combustible PREP that delivers no measurable nicotine (Quest). Twenty-eight smokers participated in 7 Latin-squared ordered, 2.5-hr sessions in which each product was administered twice (60-minute inter-administration interval). Sessions differed by product and were separated by > 48 hours. Plasma nicotine, heart rate, expired air carbon monoxide (CO), and subjective effects were assessed. Relative to own brand, non-combustible PREPs decreased nicotine and CO exposure, did not suppress abstinence symptoms fully, and were less acceptable. These short-term clinical laboratory methods are reliable and provide valuable information concerning non-combustible PREPs for smokers.

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Le, Ny Mathieu. "Diagnostic non invasif de piles à combustible par mesure du champ magnétique proche." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844407.

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Abstract:

Cette thèse propose une technique innovante de diagnostic non invasive pour les systèmes piles à combustible. Cette technique s'appuie sur la mesure de la signature magnétique générée par ces systèmes. A l'aide de ces champs magnétiques externes, il est possible d'obtenir une cartographie de la densité de courant interne par résolution d'un problème inverse. Ce problème est néanmoins mal posé : la solution est non unique et est extrêmement sensible au bruit. Des techniques de régularisation ont ainsi été mises en place pour filtrer les erreurs de mesures et obtenir une solution physiquement acceptable. Afin d'augmenter la qualité de reconstruction des courants, nous avons conçu notre outil de diagnostic de manière à ce qu'il soit uniquement sensible aux défaillances de la pile (capteur de défauts). De plus, cette reconstruction se base sur un nombre extrêmement faible de mesures. Une telle approche facilite l'instrumentation du système et augmente la précision et la rapidité de celui-ci. La sensibilité de notre outil à certaines défaillances (assèchements, appauvrissement en réactifs, dégradations) est démontrée.

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Pisapia, Stéphane [Jérémy]. "Etude du comportement vibratoire non-linéaire d'un assemblage combustible de réacteur à eau pressurisée." Aix-Marseille 2, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX22021.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre général de la tenue au séisme des cœurs de Réacteurs à Eau Pressurisée (R. E. P. ). Son but est la caractérisation, sous différents environnements (air, eau stagnante et eau sous écoulement), du comportement vibratoire non-linéaire d'un assemblage combustible par une approche expérimentale. Le modèle retenu devra contenir peu de degrés de liberté afin de pouvoir être utilisé dans les calculs d'impacts, de file d'assemblages ou de cœur complet This study is in the scope of Pressurized Water Reactors (P. W. R. ) core response calculations in the field of seismic studies. The aim of this work is to characterize experimentally the PWR fuel assembly non-linear vibratory behavior. The model obtained must be global with a few degree of freedom in order to be integrated in the calculation of the core response to seismic excitation

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Rebelle, Jérôme. "Contribution à la modélisation du conportement vibratoire non-linéaire d'un assemblage combustible R. E. P." Aix-Marseille 2, 1988. http://www.theses.fr/1998AIX22107.

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Abstract:

La connaissance du coefficient d'amortissement reduit du premier mode d'un assemblage combustible de r. E. P. (reacteur a eau pressurisee) est un parametre important dans un contexte de surete nucleaire. En effet, cette caracteristique est une donnee d'entree dans les codes de calcul dedies aux predictions du comportement des assemblages soumis a une sollicitation sismique. Les methodes experimentales classiquement utilisees pour la determination de ce coefficient sont basees sur un formalisme lineaire du comportement dynamique de l'assemblage. Il a ete montre par ailleurs, et nous le confirmons dans notre analyse, que cette structure a un comportement non-lineaire. Nous proposons ici une methodologie pour l'identification de l'amortissement et de la frequence du premier mode de l'assemblage, tenant compte de cette caracteristique. Dans cette demarche, nous utilisons une large base de donnees d'essais constituee de reponses a des lachers effectues en air ou en eau stagnante pour differentes amplitudes initiales. Des modeles non-lineaires parametres d'amortissement et de force elastique de rappel sont selectionnes a priori. Ils dependent du deplacement instantane de l'assemblage et, apres optimisation des parametres des modeles a partir des resultats experimentaux, nous procurent une formulation pour l'amortissement et la frequence adaptee au comportement non-lineaire de la structure. Les resultats obtenus permettent une representation continue de ces deux grandeurs. Les tendances experimentales observees auparavant sont retrouvees. Dans une deuxieme phase, le modele non-lineaire d'amortissement est utilise pour simuler le comportement dynamique de l'assemblage a l'aide du code aux elements finis cea, castem2000. Les predictions de reponses obtenues pour d'autres altitudes que celle du lacher sont tres encourageantes mais notre approche reste a valider pour le cas d'une excitation sismique et entretenue.

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Talj, Reine. "Modélisation et commandes non linéaires du système d’air des piles à combustible type PEM (Proton Exchange Membrane)." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112139.

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Abstract:

Le travail de thèse porte sur les systèmes d’alimentation en air des piles à combustible type PEM (Proton Exchange Membrane). Une première étape du travail a porté sur la modélisation, et consistait à réduire le modèle dynamique d’ordre 4 à un modèle plus simple d’ordre 3. Ce dernier a été validé expérimentalement avec une erreur relative moins de 5%. Le modèle réduit a été décomposé en l’interconnection de 3 sous-systèmes dont l’un est strictement passif en sortie ; et une structure de commande en cascade a été conçue. Une étude de stabilité basée sur la passivité a permis d’établir une méthodologie générale pour le réglage de tout type de contrôleur tout en garantissant la stabilité du système bouclé. De plus, une autre étude basée sur les caractéristiques de monotonicité du système a montré que le système est localement asymptotiquement stabilisable autour de tout point d’équilibre, par un simple contrôleur proportionnel (p) ou proportionnel-intégral (pi), si la variable de retour est bien choisie. Plusieurs lois de commande ont été étudiées pour le réglage du débit d’air du compresseur, et la stoechiométrie de la pile, comme le mode glissant, le rst, l’ip, le backstepping, et l’ors (output regulation subspaces). Des validations expérimentales ont mis en évidence les performances de la commande par mode glissant du second ordre, algorithme du super-twisting, avec gains variables This thesis deals with the air supply system of PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cells. The first part treats modelling, and consist on the reduction of the 4th order dynamical model into a simpler 3rd order one. The latter has been validated experimentally with a relative error less than 5%. The reduced model has been decomposed into the interconnection of 3 subsystems, with one of them being output strictly passive; and a cascaded control structure has been designed. A passivity based stability study results in a general methodology for tuning any controller, with guaranteed stability of the closed-loop system. Moreover, another stability study, based on the monotonicity characteristics of the system, shows that the system is locally asymptotically stabilisable around any equilibrium point, with a simple proportional or proportional-integral controller, if the feedback variable is well chosen. Many control laws have been designed to regulate the compressor air flow and the oxygen stoechiometry. The used controllers are higher order sliding mode, rst, ip, backstepping, and ors (output regulation subspaces). Experimental validation proves the performance of the second order sliding mode control, precisely, the super-twisting algoritm with variable gains

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Benallouch, Mohamed. "Observation des systèmes non-linéaire à entrées inconnues : application à la pile à combustible de type PEM." Strasbourg, 2009. http://www.theses.fr/2009STRA6091.

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Braesch, Guillaume. "Electrocatalyseurs pour la Réaction d'Oxydation des Borohydrures : des surfaces modèles aux électrodes non-nobles de piles à combustible." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI059.

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Abstract:

La pile à combustible directe à borohydrure (DBFC en anglais) est une technologie de pile à combustible prometteuse pour les applications portables et mobiles. L’utilisation de borohydrure de sodium (NaBH4) sous forme de poudre comme substitut à l’hydrogène gazeux (dans une PEMFC) présente des avantages pour le stockage du combustible et la sécurité du système. Une fois dilué dans une solution alcaline, une importante quantité d’énergie peut être obtenue via la réaction d’oxydation des borohydrures (BOR). Cependant, cette réaction est très complexe et met en jeu de nombreux intermédiaires et chemins réactionnels en fonction de l’électrocatalyseur utilisé. De plus, elle est très peu connue et est le plus souvent étudiée sur des électrocatalyseurs à base de métaux nobles : les métaux du Groupe du platine (PGM). Puisque le combustible est utilisé en milieu alcalin, il est possible de remplacer ces PGMs par des métaux non-nobles pour catalyser la réaction. Les objectifs principaux de cette thèse, qui s’inscrit dans le cadre du projet MobiDiC financé par l’Agence Nationale de Recherche (ANR), sont multiples. (i) Etudier les mécanismes de la BOR sur des électrocatalyseurs PGMs, en particulier dans des conditions de fonctionnement de DBFC (grande concentrations de borohydrures) : une attention particulière est apportée au palladium car le mécanisme de la réaction est très peu connu sur ce métal. (ii) Trouver un métal non-noble actif pour la BOR. (iii) Développer des anodes de DBFC peu couteuses avec une architecture optimisée pour maximiser leur efficacité pour le BOR.Les résultats regroupés dans ce manuscrit mettent en évidence l’empoisonnent de la surface des électrocatalyseurs PGM par des espèces réactionnelles intermédiaires, ce qui diminue grandement l’efficacité de la réaction, notamment à cause de cinétiques de transfert de charge plus lentes. La formation d’hydrures de palladium est manifeste en présence de borohydrures et modifie le chemin réactionnel de la BOR. Dans un second temps, des nanoparticules de nickel, obtenues par électrodéposition, ont démontré des performances très intéressantes pour la BOR ; cependant leur état d’oxydation doit être très précisément contrôlé et maintenu métallique. Des anodes de DBFC utilisant ces électrocatalyseurs non-nobles ont été développées ; sur support carbone, elles présentent des performances comparables à celles d’une anode à base de Pt. Dans le but d’optimiser leur activité, le support en carbone de ces anodes a finalement été remplacé par une structure 3D de Ni, qui permet d’obtenir des performances meilleures encore Direct Borohydride Fuel Cell (DBFC) is a promising alkaline fuel cell technology for portable and mobile applications. The use of solid sodium borohydride powder (NaBH4) as a substitute fuel to gaseous hydrogen (in a PEMFC) is advantageous in terms of storage and safety concerns. Once diluted in a strong alkaline solution, it is possible to electro-oxidize it through the Borohydride Oxidation Reaction (BOR) which presents interesting properties in terms of energy generation. However, this anodic reaction is really complex and involves several intermediate species and reaction pathways. Moreover, in the pas it has been mainly investigated in laboratory conditions and using Platinum Group Metals (PGM) electrocatalysts. Meanwhile, since the BOR occurs in alkaline media it is possible to use non-noble materials to catalyse this reaction. The main objectives of this PhD, falling within the MobiDiC project funded by the French National Research Agency (ANR), are therefore (i) to explore the effect of the borohydride concentration on the reaction kinetics on the noble catalysts and particularly on palladium (since the mechanism of the BOR is poorly known on this metal), (ii) to find a non-noble material active towards the BOR and (iii) to develop low-cost DBFC anode with an optimized architecture to maximize its efficiency towards the BOR.The results presented in this manuscript highlight the important poisoning of the PGM catalysts surface by intermediate species, which results in significant BOR efficiency loss mainly owing to slower charge transfer kinetics. Palladium hydrides were demonstrated to form in presence of borohydride, modifying the pathway of the reaction. In a second time, nickel nanoparticles, obtained by electrodeposition, were proven as performing non-noble catalysts only if their state of surface is precisely controlled and maintained metallic. DBFC performance matching the one using Pt-based anode was obtained with this Ni-based electrocatalysts supported on carbon paper. From this point, the anode support was replaced by Ni 3D structure and optimized to reach higher performance

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Largenton, Rodrigue. "Modélisation du comportement effectif du combustible MOX : par une analyse micro-mécanique en champs de transformation non uniformes." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4773/document.

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Abstract:

Parmi les combustibles nucléaires irradiés dans les Réacteurs à Eau Pressurisée d'Électricité de France, on trouve le combustible MOX, acronyme anglais de Mixed Oxide car il combine du dioxyde de plutonium et d'uranium. On y distingue trois phases, correspondant à des teneurs massiques en plutonium différentes. La teneur en matière fissile y étant différente, ces phases évoluent différemment sous irradiation, tant du point de vue mécanique que du point de vue chimique. Pour modéliser correctement le comportement macroscopique du combustible MOX dans un code de calcul industriel, les modèles ont besoin d'être alimentés de façon pertinente en propriétés effectives, mais il est aussi intéressant de disposer d'informations sur les champs locaux afin d'établir des couplages entre les mécanismes (couplage mécanique physico-chimie). L'objectif de la thèse fut donc de développer une modélisation par changement d'échelles, basée sur l'approche NTFA (Michel et Suquet 2003). Ces développements ont été réalisés sur des microstructures tridimensionnelles (3D) représentatives du combustible MOX et pour un comportement local visco-élastique vieillissant avec déformations libres. Dans un premier temps, pour représenter le combustible MOX en 3D nous avons utilisé des méthodes existantes pour traiter et segmenter les images expérimentales 2D, puis nous avons remonté les informations 2D indispensables (fuseau diamétral des inclusions et fractions surfaciques respectives) en 3D par la méthode stéréologique de Saltykov (Saltykov 1967) et enfin nous avons développé des outils pour représenter et discrétiser un composite multiphasé particulaire, type MOX Among the nuclear fuels irradiated in the Pressure Water Reactor of Électricité de France, MOX fuel is used, a Mixed OXide of plutonium and uranium. In this fuel, three phases with different plutonium content can be observed. The different fissile plutonium content in each phase leads different mechanical and physico-chemical evolutions under irradiation. To predict correctly the macroscopic behavior of MOX nuclear fuels in industrial nuclear fuel codes, models need to be fed in effective properties. But it's also interresting to obtain the local fields to establish coupling between mechanisms (mechanical and physico-chemical coupling). The aim of the PhD was to develop homogenisation method based on Non uniform Transformation Field Analysis (NTFA Michel and Suquet 2003}). These works were realised on three dimensions MOX microstructures and for local ageing visco-elastic behavior with free strains. The first work of the PhD was the numerical representation of the MOX microstructure in 3D. Three steps were realized. The first one consisted in the acquisition and the treatment of experimental pictures thanks to two soft-wares already developed. The second used the stereological model of textit{Saltykov} cite{R2S67} to go back up the two-dimensional statistical information in three-dimensional. And the last step was to develop tools which are able to build a numerical representation of the MOX microstructure. The second work of the PhD was to develop the NTFA model. Some theoretical (three dimensional, free strains and ageing hadn't ever studied) and numerical (choice and reduction of plastic modes, impact of the microstructures) studies were realised

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Matraji, Imad. "Contribution à la commande non linéaire robuste des systèmes d'alimentation en air des piles à combustible de type PEM." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00983443.

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Abstract:

La pile à combustible (PàC) est un dispositif qui produit de l'électricité à partir d'une réaction chimique entre l'hydrogène et l'oxygène. Le système à PàC nécessite un certain nombre d'auxiliaires pour fonctionner. Pour cela, un système de commande est indispensable pour optimiser la performance de la PàC.Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à trois types de problématiques de commande de la PàC. La première est celle de l'optimisation de la puissance délivrée par la PàC en contrôlant le rapport d'excès d'oxygène via le débit d'air du compresseur ; en prenant en compte les variations paramétriques, les incertitudes et les perturbations externes. Ce problème est résolu en utilisant la commande non-linéaire par mode glissant d'ordre 2. Deux types d'algorithme sont synthétisés, l'algorithme du mode glissant d'ordre 2 sous-optimal et l'algorithme du Super Twisting adaptatif. Les performances de ces lois de commande ont été validées grâce à un simulateur Hardware In Loop. La deuxième concerne la maximisation de la puissance nette fournie par la pile, tout en maintenant le fonctionnement du compresseur centrifuge dans sa zone nominale et tout en évitant le manque d'oxygène à la cathode, lors des variations rapides de charge. La solution proposée pour résoudre ce problème est un gestionnaire de charge qui consiste en un filtre à coefficient de filtrage ajustable. Deux approches d'ajustement de ce coefficient basées sur la technique de l'Extremum Seeking sont appliquées, comparées et validées expérimentalement. La troisième problématique abordée dans cette thèse est celle de la régulation de la différence de pression entre l'anode et la cathode, lors de variations de charge en présence de variations paramétriques et d'incertitudes. Une solution basée sur un contrôleur multi-variable par mode glissant d'ordre 2 associé à une étude de robustesse est proposée.

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Videau, Nicolas. "Convertisseurs continu-continu non isolés à haut rapport de conversion pour piles à combustible et électrolyseurs - Apport des composants GaN." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/15740/7/Videau_2.pdf.

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Abstract:

Face aux enjeux énergétiques d’aujourd’hui et de demain, le développement des énergies renouvelables semble inéluctable. Cependant, la production électrique de sources renouvelables prometteuses comme le photovoltaïque ou l’éolien est intermittente et difficilement prévisible du fait de la dépendance de ces sources aux conditions météorologiques. Afin de s’affranchir du caractère discontinu de la production d’électricité et de l’inadéquation de la production avec la consommation, un moyen de stockage de l’énergie électrique est nécessaire. Dans ce contexte, la batterie hydrogène est une des solutions envisagées. Lors de périodes de surproduction d’énergie renouvelable, un électrolyseur produit de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Lorsque cela est nécessaire, une pile à combustible fournit de l’électricité à partir du gaz stocké. Couplé avec des sources d’énergie renouvelable, la batterie hydrogène produit de l’énergie électrique non carbonée, c’est-à-dire non émettrice de gaz à effet de serre. L’intérêt majeur de cette technologie est le découplage entre l’énergie et la puissance du système. Tant que la pile à combustible est alimentée en gaz, elle fournit de l’électricité, l’énergie dépend des réservoirs de gaz. La puissance, quant à elle, dépend des caractéristiques des composants électrochimiques et du dimensionnement des chaînes de conversions de puissance. Les chaînes de conversion de puissance relient les composants électrochimiques au réseau électrique. Dans le cas de la chaîne de conversion sans transformateur qui est ici envisagée, la présence d’un convertisseur DC-DC à haut rendement à fort ratio de conversion est rendue nécessaire de par la caractéristique basse tension fort courant des composants électrochimiques. Avec pour but principal l’optimisation du rendement, deux axes de recherche sont développés. Le premier axe développe un convertisseur multicellulaire innovant à haut rendement à fort ratio de conversion. Les résultats expérimentaux du convertisseur appelé « miroir » obtenus dans deux expérimentations ont démontré la supériorité de cette topologie en terme d’efficacité énergétique par rapport aux convertisseurs conventionnels. Le deuxième axe porte sur de nouveaux composants de puissance en nitrure de gallium (GaN) annoncés comme une rupture technologique. Un convertisseur buck multi-phases illustre les défis technologiques et scientifiques de cette technologie et montre le fort potentiel de ces composants.

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Studhalter, Jakob. "A probabilistic comparison of times to flashover in a compartment with wooden and non-combustible linings considering variable fuel loads." Thesis, University of Canterbury. Department of Civil and Natural Resources Engineering, 2012. http://hdl.handle.net/10092/7650.

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Abstract:

Prescriptive fire safety codes regulate the use of combustible room linings to reduce fire risk. These regulations are based on classification systems which designate materials according to their relative hazard when exposed to a standard fire scenario. However, no quantitative data sets on the fire risk of wooden lining materials exist which take into account relevant uncertainties, such as movable fuel loads in compartments. This work is a comparative risk analysis on the influence of wooden linings on the time to flashover in a compartment, considering uncertainties in the fuel load configuration. A risk model is set up for this purpose using B-RISK, a probabilistic fire design and research tool currently under development at BRANZ (Building Research Association of New Zealand) and the University of Canterbury. The risk model calculates fire spread in a compartment between fuel load items and from fuel load items to combustible linings. Multiple iterations are performed considering varying fuel load arrangements and input values sampled from distributions (Monte-Carlo simulation). The functionality and applicability of the risk model is demonstrated, comparing the model with experiments from the literature. The model assumptions are described in detail. Some of the model inputs are defined as distributions in order to account for uncertainty. Parametric studies are conducted in order to analyse the sensitivity of the results to input parameters which cannot be described as distributions. Probabilistic times to flashover are presented and discussed for an ISO 9705 compartment considering varying movable fuel loads and different lining configurations. The fuel load is typical for a hotel room occupancy. Effects of suppression measures are not considered. It is shown that flashover occurs approximately 60 seconds earlier if walls and ceiling are lined with wooden materials than if all linings are non-combustible. This value refers to the 5th percentiles of the time to flashover, i.e. in 5% of the cases flashover has occurred and in 95% of the cases flashover has not (yet) occurred. Referring to 50th percentiles (median values), the difference is approximately 180 seconds. Furthermore it is shown that with wooden wall and ceiling linings in approximately 95% of the iterations flashover occurs, whereas with non-combustible linings 86% of the iterations lead to flashover. After 900 seconds, in 90% of the iterations flashover occurs if walls and ceiling are lined with wooden materials, and in 77% of the iterations if the linings are non-combustible. Using different wooden lining materials (non-fire retardant plywood, fire retardant plywood, and MDF) has no significant effect on the probabilistic times to flashover. Varying the fuel load energy density has an influence only when all linings are non-combustible and when the fuel load energy density is relatively low (100–200 MJ/m2). This work contains recommendations regarding the further development of B-RISK, the research into the fire risk connected with wooden room linings, and suggestions regarding the further development of prescriptive fire safety codes.

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Videau, Nicolas. "Convertisseurs continu-continu non isolés à haut rapport de conversion pour Piles à Combustible et Electrolyseurs - Apport des composants GaN." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00988205.

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Abstract:

Face aux enjeux énergétiques d'aujourd'hui et de demain, le développement des énergies renouvelables semble inéluctable. Cependant, la production électrique de sources renouvelables prometteuses comme le photovoltaïque ou l'éolien est intermittente et difficilement prévisible du fait de la dépendance de ces sources aux conditions météorologiques. Afin de s'affranchir du caractère discontinu de la production d'électricité et de l'inadéquation de la production avec la consommation, un moyen de stockage de l'énergie électrique est nécessaire. Dans ce contexte, la batterie hydrogène est une des solutions envisagées. Lors de périodes de surproduction d'énergie renouvelable, un électrolyseur produit de l'hydrogène par électrolyse de l'eau. Lorsque cela est nécessaire, une pile à combustible fournit de l'électricité à partir du gaz stocké. Couplé avec des sources d'énergie renouvelable, la batterie produit de l'énergie électrique non carbonée, c'est-à-dire non émettrice de gaz à effet de serre. L'intérêt majeur de cette technologie est le découplage entre l'énergie et la puissance du système. Tant que la pile est alimentée en gaz, elle fournit de l'électricité, l'énergie dépend des réservoirs de gaz. La puissance quant à elle, dépend des caractéristiques des composants électrochimiques et du dimensionnement des chaînes de conversions de puissance. Les chaînes de conversions de puissance relient les composants électrochimiques au réseau électrique. Dans le cas de la chaîne de conversion sans transformateur qui est envisagée ici, la présence d'un convertisseur DC-DC à haut rendement est rendue nécessaire de par la caractéristique basse tension fort courant des composants électrochimiques. Avec pour but principal l'optimisation du rendement, deux axes de recherches sont développés. Le premier axe de recherche développe un convertisseur multicellulaire innovant à haut rendement à fort ratio de conversion. Les résultats expérimentaux du convertisseur appelé 'miroir' obtenu dans deux expérimentations ont démontré la supériorité de cette topologie en terme d'efficacité énergétique par rapport aux convertisseurs conventionnels. Le deuxième axe de recherche porte sur de nouveaux composants de puissance au nitrure de gallium (GaN) annoncés comme une rupture technologique. Un convertisseur buck multi-phases illustre les défis technologique et scientifique de cette technologie et montre le fort potentiel de ces composants.

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Haddad, Ahmad. "Modèle dynamique non linéaire de la pile à combustible du type PEM : application à la régulation de l'humidité dans la membrane électrolytique." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00608632.

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Abstract:

Bien que les piles à combustible de type PEM représentent de composantes majeures capables de provoquer l'évolution du domaine énergétique, il reste néanmoins de nombreux problèmes à résoudre avant d'envisager leur développement et leur commercialisation. Le caractère très fortement couplé des phénomènes physico-chimiques se produisant dans le coeur de piles rend ces systèmes très complexes et difficiles à maîtriser. Dans ce contexte, la modélisation mathématique se positionne comme un outil précieux pour la compréhension, la prédiction et l'amélioration du comportement de ces systèmes. Parmi les différentes approches de modélisation existantes, nous nous sommes intéressés à la représentation d'état qui présente des avantages vis-à-vis de l'analyse, de la commande et de la prédiction des processus internes. Ce travail de thèse propose une modélisation dynamique non linéaire qui prend en compte le couplage entre les différents phénomènes physiques internes afin de traduire aussi bien que possible le comportement réel du système. Nous élaborons des modèles sous forme de représentation d'état destinés aux applications stationnaires et de transport. Le circuit équivalent électrique proposé pour la cellule permet de coupler les différents phénomènes étudiés. Les modèles qui sont évalués par des simulations, sont ensuite validés expérimentalement sur une pile PEM de puissance 50 W. Le modèle de transport est exploité pour élaborer une stratégie de commande assurant une régulation de l'humidité en fonction de la demande de puissance. La régulation proposée a permis d'améliorer le rendement électrique du système.

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Huang, Bin. "Convertisseur continu-continu à rapport de transformation élevé pour applications pile à combustible." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL021N/document.

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Abstract:

Ce travail concerne l’étude, le dimensionnement et la réalisation d’un convertisseur continu-continu, associé à une source de type pile à combustible. Pour l’application envisagée, ce convertisseur a un rapport de transformation élevé voisin de 12. De plus l’ondulation de courant est limitée à 1% du courant moyen maximal. La mise en cascade de deux convertisseurs a été retenue pour obtenir un rapport de transformation élevé. Le premier étage est un Boost entrelacé associé à un filtre d’entrée de type L-C, qui permettent de réduire fortement l’ondulation du courant de source. Le second étage est un Boost à trois niveaux qui permet de diminuer les contraintes en tension sur les interrupteurs, et de réduire ainsi les pertes du convertisseur. La commande du convertisseur est ensuite définie en se basant sur l’utilisation d’un régulateur non linéaire. La gestion globale du système est effectuée par la régulation de la tension intermédiaire et de la puissance transitée à la charge en utilisant les principes des commandes « plates ». Enfin un banc de tests à puissance réduite (3 kW) a été réalisé, afin de valider le fonctionnement du convertisseur et les régulations proposées This work deals with the study, design and building of a DC-DC converter, which is associated with a fuel cell source. According to the application, this converter should have a high voltage ratio which is about 12, and it is able to limit the ripple current of source below 1% of the maximum average current. A cascaded structure composed by two converters has been chosen and allows obtaining a high voltage ratio. The first stage is an interleaved Boost associated with a L-C input filter, to reduce ripple of the current delivered by the source. The second stage is a three-level Boost which reduces the voltage stress of the switches, thereby reducing losses of the converter. The control of the converter is defined basing on the use of a non-linear regulator. Thanks to use the flatness control, the global control is realized through the regulation of the intermediate voltage and of the power transited to the load. Finally, a small power test converter (3 kW) has been realized, in order to validate the converter operation and the proposed control

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Huang, Bin. "Convertisseur continu-continu à rapport de transformation élevé pour applications pile à combustible." Electronic Thesis or Diss., Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL021N.

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Abstract:

Ce travail concerne l’étude, le dimensionnement et la réalisation d’un convertisseur continu-continu, associé à une source de type pile à combustible. Pour l’application envisagée, ce convertisseur a un rapport de transformation élevé voisin de 12. De plus l’ondulation de courant est limitée à 1% du courant moyen maximal. La mise en cascade de deux convertisseurs a été retenue pour obtenir un rapport de transformation élevé. Le premier étage est un Boost entrelacé associé à un filtre d’entrée de type L-C, qui permettent de réduire fortement l’ondulation du courant de source. Le second étage est un Boost à trois niveaux qui permet de diminuer les contraintes en tension sur les interrupteurs, et de réduire ainsi les pertes du convertisseur. La commande du convertisseur est ensuite définie en se basant sur l’utilisation d’un régulateur non linéaire. La gestion globale du système est effectuée par la régulation de la tension intermédiaire et de la puissance transitée à la charge en utilisant les principes des commandes « plates ». Enfin un banc de tests à puissance réduite (3 kW) a été réalisé, afin de valider le fonctionnement du convertisseur et les régulations proposées This work deals with the study, design and building of a DC-DC converter, which is associated with a fuel cell source. According to the application, this converter should have a high voltage ratio which is about 12, and it is able to limit the ripple current of source below 1% of the maximum average current. A cascaded structure composed by two converters has been chosen and allows obtaining a high voltage ratio. The first stage is an interleaved Boost associated with a L-C input filter, to reduce ripple of the current delivered by the source. The second stage is a three-level Boost which reduces the voltage stress of the switches, thereby reducing losses of the converter. The control of the converter is defined basing on the use of a non-linear regulator. Thanks to use the flatness control, the global control is realized through the regulation of the intermediate voltage and of the power transited to the load. Finally, a small power test converter (3 kW) has been realized, in order to validate the converter operation and the proposed control

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Fouquet, Nicolas. "Caractérisation de l’état de fonctionnement d’une pile à combustible PEM par spectroscopie d’impédance électrochimique : application a la surveillance en temps réel du contenu en eau de l’assemblage membrane électrode." Ecole Centrale de Lille, 2006. http://www.theses.fr/2006ECLI0004.

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Abstract:

L’objectif de ces travaux est de développer une méthode de diagnostic non invasive capable de donner en temps réel une estimation de l’état de fonctionnement d’une pile à combustible PEM. La méthode proposée se base sur la combinaison d’une approche modèle et de l’exploitation de mesures électriques en régime dynamique. Dans un premier temps, des mesures de spectroscopie d’impédance électrochimique sont réalisées afin de valider un modèle de pile, sous forme de circuit électrique équivalent. Cette étude permet de mettre en évidence la sensibilité des différents paramètres de ce modèle vis-à-vis des deux principales défaillances que l’on cherche à surveiller : noyade et assèchement. Trois facteurs susceptibles de perturber le diagnostic de ces défaillances sont ensuite pris en compte : le vieillissement de la pile, la dilution de l’hydrogène par de l’azote et l’empoisonnement de la cathode par les dioxydes d’azote et de soufre. Au-delà de la simple détection de la noyade et de l’assèchement, cette méthode se montre douée d’une bonne capacité d’isolation des défaillances. L’objectif est ensuite de montrer que cette méthode peut s’accommoder de contraintes automobiles telles l’impossibilité de disposer d’un générateur de signaux sinusoïdaux, couramment utilisé en spectroscopie d’impédance électrochimique, et la nécessité de travailler en temps réel. L’approche consiste à reconstruire une partie du spectre d’impédance de la pile à partir d’une fenêtre temporelle suffisamment étroite pour que le diagnostic ne soit pas significativement retardé. L’identification des paramètres peut alors se faire dans le domaine fréquentiel, suivant un algorithme de Levenberg-Marquardt The aim of this work is to develop a method allowing for non intrusive real time state-of-health monitoring of a proton exchange membrane fuel cell. To do so, a model based approach is coupled with voltage and current dynamic measurements. The model used in this study is inspired by the Randles equivalent electrical circuit. It was found that monitoring the evolution of the three resistances of this modified Randles model was an efficient and robust way of monitoring the state-of-health of the fuel cell stack, as far as flooding and drying out is concerned. Three perturbations which could potentially cause false alarm are then investigated : fuel cell aging, cathode poisoning by nitrogen and sulfur dioxyde and hydrogen dilution by nitrogen. The aim is then to show that this method is still operational in an on-board environment, in which pure sinusoidal excitation of the fuel cell is unavailable and real time performance mandatory. The impedance spectrum is thus derived from time resolved EIS measurements on a square signal. Parameters estimation is done in the frequency domain, using a Levenberg-Marquardt algorithm

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Marin, Ospina Yohan Manuel. "Etude de l'influence de la dilution du combustible et de l'oxydant dans le processus de décrochage de flammes-jet non-prémélangées et l'émission de polluants." Thesis, Rouen, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAM0025/document.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes pilotes de la stabilisation des flammes-jet non-prémélangées constitue un point clé dans la caractérisation des modes opératoires des brûleurs industriels fonctionnant en régime de combustion diluée. Ce travail porte son attention sur l'étude expérimentale de l'influence de la dilution du combustible ou de l'air, sur le processus de décrochage et l'émission des polluants d'une flamme-jet non-prémélangée accrochée au brûleur. L'investigation est menée via un grand nombre d'expériences par combinaison des conditions suivantes : i) dioxyde de carbone (CO2), azote (N2), argon (Ar) et vapeur d'eau (H2Ov), sont utilisés comme diluants ; ii) deux configurations de dilution : dilution de l'air ou dilution du combustible ; iii) un couple de vitesses d'air et de combustible couvrant le domaine d'hystérésis de la flamme dans sa totalité, du régime de jet laminaire à celui de jet turbulent. Ceci permet de discriminer l'influence des effets intrinsèques à la nature du diluant de celle de l'aérodynamique des réactants (combustible et oxydant), dans la stabilité de la flamme accrochée. En particulier, les différences comportementales de la réponse de la flamme à la dilution de l'air ou à celle du combustible, sont analysées. Ces deux configurations de dilution diffèrent par deux effets de mélange, indépendants de la réaction, qui jouent un rôle important dans le cas de la dilution du combustible, mais sont négligeables dans le cas de celle de l'air : i) un effet dû à la modification de la fraction de mélange stœchiométrique. ii) un impact mécanique induit par l'apport de matière (diluants) responsable d'une augmentation de la vitesse des réactants. L'étude se divise en trois principales étapes. D'abord la réponse globale de la flamme à la dilution est étudiée via ses limites de décrochage quantifiées par les fractions molaires critiques des diluants dans l'oxydant ou dans le combustible, mesurées au décrochage. Le nombre de Peclet du combustible, Pef, est identifié comme le nombre adimensionnel qui ordonne ces limites de décrochage de manière homothétique pour tous les diluants. Grâce au comportement homothétique deux coefficients d'affinité, Kd,ox pour le cas de la dilution de l'air et Kd,f pour celle du combustible, sont introduits. Ils sont définis comme le rapport entre la limite de décrochage obtenue avec un diluant et celle obtenue avec le CO2 , à Pef = cste. Ceux-ci permettent l'établissement de deux polynômes génériques décrivant les limites de décrochage pour tous les diluants testés et dans toute la gamme des conditions aérodynamiques étudiées. En effet, Kd,ox et Kd,f englobent l'ensemble des effets physico-chimiques d'un diluant (dilution pure, thermique, propriétés de transport, chimie) et ceux des impacts mécaniques, affectant la stabilité de la flamme. Ils permettent de trouver les lois d'auto-similitude au décrochage pour un diluant chimiquement faible quelconque, à partir des résultats obtenus dans ce travail. Ensuite, une étude locale et détaillée du processus de décrochage induit par la dilution est réalisée. Celui-ci se base sur l'approche du bout propagatif décrivant la stabilité de la flamme accrochée comme résultant d'un équilibre à sa base entre la vitesse de l'écoulement et la vitesse de propagation. Afin de démontrer le lien entre cette approche et la stabilité de la flamme, une analyse approfondie des caractéristiques de sa base (localisation, intensité du radical CH* et champ de vitesses) est réalisée. Les résultats confirment la pertinence de l'approche du bout propagatif, comme mécanisme descriptif de la stabilisation de la flamme accrochée en présence de dilution. Enfin, une étude caractérisant aussi bien l'influence de la nature des diluants que celle de la configuration de dilution choisie (air ou combustible), sur l'émission des polluants (suies, NOx et CO), est présentée Understanding the main mechanisms piloting non-premixed jet flame stability is an important point in characterizing the operation modes of industrials burners in which dilution is involved. This work puts special emphasis on the experimental study of the influence of air-side and methane-side dilution in the lifting process of attached non-premixed jet flames. The study is based on numerous experiments combining the following conditions : i) carbon dioxide (CO2), nitrogen (N2), argon (Ar) or water vapor (H20v,) used as diluents d ; ii) two diluted configurations : air-side or methane-side dilution ; iii) two air and fuel velocities covering the entire flame hysteresis domain, from the laminar to the turbulent regime. This allows the influence of the intrinsic diluent nature effects to be discriminated from those of the aerodynamics of the reactants (fuel and oxidant), in attached flame stability. In particular, the behavioral differences of the flame response to air-side or to fuel-side dilution are analyzed. These two configurations differ by two mixing effects which are independent of the combustion reaction, and which are significant when the fuel is diluted, but negligible when air is diluted : i) an effect due to the changes in the stoichiometric mixture fraction ; ii) a mechanical impact induced by the addition of matter (diluents) producing an increase in the bulk velocity of the reactants. The study is composed of three parts. First, the global flame response to dilution is analyzed on the basis of the lifting limits defined as the critical molar fractions of the diluents in the fuel or in the oxidant measured at liftoff. The fuel Peclet number, Pef, appears as the dimensionless number which puts these limits in a homothetic order. This homothetic behavior allows the introduction of two affinity parameters, Kd,ox for air-side dilution and Kd,f for fuel-side dilution. They are defined by the ratio of the flame lifting limits calculated with a diluent d and with CO2, at Pef=const. Kd,ox and Kd, allow two generic polynomial laws to be established describing the flame lifting limits for all the diluents and in the whole range of aerodynamic conditions of this study. Indeed, Kd,ox and Kd,f encompass all the diluent effects affecting flame stability (pure dilution, thermal, transport, chemical), to which mechanical impacts are added. These coefficients make it possible to obtain the self-similarity laws of the lifting limits for any chemically-weak diluent, by using the results obtained in this work. Then, a local and detailed study of the flame lifting process induced by dilution is presented. This is based on the flame-leading-edge approach describing flame stability as a result of the balance between the incoming gas velocity of the reactants and the flame propagation velocity at the flame base. In order to show the link between this approach and flame stability, an extensive analysis of the flame-base characteristics (location, CH* emission intensity and velocity field) is carried out. The results attest to the pertinence of the propagative flame-leading-edge, as the mechanism describing the attached flame stability under dilution. Finally, a study concerning the influence of both the diluent nature and the diluted configuration (air or fuel) on pollutant emissions (soot, NOx and CO) is presented

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Ifrek, Lyes. "Identification des défauts d'une pile à combustible par la mesure du champ magnétique externe : vers la détermination de défauts locaux." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT076/document.

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Abstract:

Ce travail a permis de développer une technique non invasive d’identification de la distribution du courant dans une pile à combustible à partir du champ magnétique externe. La mesure du champ s’effectue sur un ensemble de points de mesures choisis spécialement pour détecter les variations du champ par rapport à un fonctionnement optimal de la pile. Les deux composantes du champ magnétique sensibles aux variations sont utilisées. La mesure du champ exploitable est la différence entre un mode considéré sain et un mode quelconque de fonctionnement. Autour de ces mesures de champ magnétique, un problème inverse est modélisé en explorant plusieurs approches de paramétrisation de la distribution du courant. Le caractère mal posé du problème s’est traduit par la non-unicité de la solution et sa sensibilité au bruit. L’affranchissement de ces problèmes est atteint par la régularisation du modèle inverse. L’outil développé permis de reconstruire la distribution du courant indépendamment de la taille du défaut dans la limite de sensibilité. La validation est faite sur un simulateur électrique de pile à combustible et sur une pile de type GENEPAC dans un environnement de laboratoire A noninvasive technique for identifying the current distribution in a fuel cell from the external magnetic field is developed. The magnetic field measurements are carried out on a set of points chosen in order to detect only the variations of the magnetic field in a case of a faulty fuel cell. Two components of the magnetic field are used because they are sensitive to current heterogeneities. The exploitable measurement of the magnetic field is the difference between a healthy mode and a faulty mode.An ill-posed inverse problem is modeled by investigating several parametrization approaches of the current distribution. The ill-posed property of the problem conducts to a non-uniqueness of the solution and a high sensitivity to the noise. A regularization method is used in order to get a stable solution. The developed tool allows identifying the current distribution independently of the size of the fault within the sensitivity limit. A validation is done on a fuel cell simulator and on a GENEPAC fuel cell in a laboratory conditions

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Jemeï, Samir. "Modélisation d'une Pile à Combustible de type PEM par Réseaux de Neurones." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00777611.

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Abstract:

Ce travail apporte une contribution à la modélisation des piles à combustible de type PEM. La modélisation fait ici appel aux réseaux artificiels de neurones et est appliquée à deux piles à combustible de puissances différentes. La première partie de ce mémoire rappelle les verrous technologiques liés à l'intégration des piles à combustibles dans un véhicule. Puis l'auteur s'interroge sur la nécessité de modéliser une pile à combustible avant de se pencher sur les différentes méthodes de modélisation existante. La réalisation d'un modèle neuronal décrivant le comportement statique d'une pile à combustible de type PEM est la première étape de cette étude. La deuxième partie décrit la démarche qui a permis de réaliser ce modèle. Elle se décompose en trois points essentiels : 1) choix d'une topologie adaptée, 2) choix d'essais expérimentaux pour établir une séquence d'apprentissage représentative du système et choix des entrées/sorties du modèle, 3) étude de différentes techniques d'apprentissage menant à une modélisation satisfaisante. Afin d'obtenir un modèle complet, le comportement dynamique de la pile doit être décrit. L'élaboration du modèle dynamique à l'aide de réseaux de neurones bouclés est exposée dans la troisième partie. Pour conclure ce mémoire, une méthode originale basée sur l'analyse de Fourier permet d'obtenir une boîte noire multi-modèle permettant de coupler les modèles dynamiques et statiques pour prédire l'évolution temporelle de la tension de la pile à combustible selon des sollicitations de courant à fréquence variable. Enfin, une étude de sensibilité paramétrique est réalisée.

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Epifano, Enrica. "Study of the U-Am-O ternary phase diagram." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLX084/document.

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Abstract:

Les isotopes de l’Américium sont les principaux contributeurs à la radioactivité des déchets nucléaires. Parmi les scénarios pour diminuer la toxicité des déchets, la transmutation dans les réacteurs à neutrons rapides utilisant des pastilles d’oxyde mixte (U,Am)O2 est une voie prometteuse. Dans ce cadre, la connaissance des propriétés thermodynamiques du système U-Am-O est essentielle pour prédire le comportement des pastilles (U,Am)O2 en conditions nominale et accidentelle. Cette thèse est dédiée à l’étude expérimentale d’oxydes mixtes (U,Am)O2 dans une large gamme de composition (7,5 % at. ≤ Am/(Am+U) ≤ 70 % at.). L’objectif est d’acquérir des données pour développer un modèle thermodynamique avec la méthode semi-empirique CALPHAD. Les résultats peuvent être classés en trois catégories : données structurales, données de diagramme de phase et données thermodynamiques. Pour la modélisation thermodynamique d’un système ternaire, l’optimisation des sous-systèmes binaires est nécessaire. Comme des questions restaient en suspens sur le système Am-O, le diagramme de phase Am-O a tout d’abord été étudié par diffraction des rayons X à haute température. L’existence d’un domaine de composition de la phase bcc AmO1.61 a été mis en évidence et la lacune de miscibilité dans la phase fluorite, proposée dans la littérature, n’a pas été confirmée. Grâce à ces nouveaux résultats, le modèle CALPHAD de Gotcu et al a été modifié. Dans une deuxième étape, des analyses structurales des dioxydes (U,Am)O2±x ont été effectuées par DRX, XAS et spectroscopie RAMAN. La DRX a permis de confirmer que tous les échantillons sont constitués d’une seule phase de structure fluorite. Le rapport O/M (avec M=U+Am) mesuré à température ambiante est inférieur à 2 ; la stabilité de l’Américium trivalent Am3+ a été mise en évidence. Celle-ci induit l’oxydation partielle de l’U4+ en U5+. Cette distribution de charge s’accompagne par la formation de défauts de l’oxygène complexes dans la structure fluorite. Lors de l’étude par DRX HT des oxydes mixtes sous air, il a été montré que la présence d’Am3+ stabilise la phase fluorite par rapport aux oxydes plus riches en oxygène (U4O9, U3O8). De nouvelles données de diagramme de phase ont été obtenues : des conodes dans les domaines biphasés M4O9-M3O8 and MO2+x-M3O8 et la solubilité de l’Américium dans les oxydes M4O9 et M3O8. L’étude du diagramme de phase U-Am-O a été poursuivie par la détermination des températures de solidus/liquidus des oxydes mixtes par une technique de chauffage laser, sous argon et sous air, et par la caractérisation des échantillons après fusion par SEM et XAS. La température de fusion des oxydes mixtes diminue avec une teneur croissante d’Américium (Am/(Am+U)) et d’oxygène (O/(Am+U)). Finalement, les propriétés thermodynamiques des oxydes (U,Am)O2±x ont été mesurées : les incréments enthalpiques par calorimétrie de chute et les pressions partielles des espèces gazeuses par Spectrométrie de Masse couplée à une cellule de Knudsen (KEMS). Une contribution d’excès de la capacité calorifique a été observée à haute température, attribuée à la réduction des oxydes (avec formation de lacunes d’oxygène). Les résultats de KEMS ont permis de déterminer une composition congruente de vaporisation à 2300 K, pour un rapport Am/(Am+U) de 0,6 et un rapport O/(U+Am) inférieur à 1,9. Finalement, la modélisation thermodynamique du système U-Am-O par la méthode CALPHAD a été abordée par la description de la phase fluorite. Un bon accord est obtenu entre le modèle et les données de potentiel d’oxygène pour l’oxyde (U0.5Am0.5)O2±x et de distribution des cations. De plus, le modèle permet de reproduire de façon satisfaisante les données de KEMS. En perspective de ce travail, la modélisation thermodynamique du ternaire sera étendue à la description des équilibres de phase mettant en jeu les oxydes M4O9, M3O8 et la phase liquide Americium isotopes are the main contributors to the long-term radiotoxicity of the nuclear wastes, after the plutonium extraction. Among the reprocessing scenarios, the transmutation in fast neutron reactors using uranium-americium mixed oxide (U,Am)O2±x pellets seems promising. In this frame, the knowledge of the thermodynamics of the U-Am-O ternary system is of essential for the prediction of the behavior of (U,Am)O2 pellets and their possible interaction with the cladding, under normal and accidental conditions. This thesis is dedicated to the experimental investigation of U-Am mixed oxides on a wide range of Am contents (7.5 at.% ≤ Am/(Am+U) ≤ 70 at.%), with the aim to collect data for developing a thermodynamic model based on the semi-empirical CALPHAD method. The obtained results can be classified in three categories: structural, phase diagram and thermodynamic data. For the thermodynamic modeling of the ternary system, the assessment of the binary sub-systems is first required. As open questions still existed on the Am-O system, a first part of the work was dedicated to the study of the Am-O phase diagram by high-temperature (HT) XRD. The existence of a composition range of the bcc AmO1.61 phase was highlighted and the miscibility gap in the fluorite phase, proposed in the literature, was not found. Thanks to the new experimental data, the existing CALPHAD model of Gotcu et al. was modified. In a second step, structural investigations were performed on synthesized (U,Am)O2±x dioxides by coupling XRD, XAS and Raman spectroscopy. For all the compositions, the XRD confirmed the formation of a single fluorite structure. The O/M ratio (with M=U+Am) at room temperature was determined to be lower than 2; the stability of trivalent americium Am3+ in the dioxide solid solution was highlighted, which induces a partial oxidation of uranium from U4+ to U5+. This charge distribution, peculiar for a dioxide, is accompanied by the formation of complex oxygen defects in the fluorite structure. By a HT-XRD investigation of the mixed oxides under air combined with XAS characterization of the oxidized samples, it was shown that the presence of Am3+ leads to a stabilization of the dioxide fluorite phase toward the formation of oxides richer in oxygen, in comparison to the U-O system. New phase diagram data were obtained in the oxygen rich region at 1470 K: tie-lines in the M4O9-M3O8 and MO2+x-M3O8 domains were determined and the solubility of americium in the M4O9 and M3O8 oxides was estimated. The investigation of the U-Am-O phase diagram continued at higher temperature with the study of the solidus/liquidus transitions using a laser-heating technique, under argon and air, and post-melting characterizations conducted by SEM and XAS. The melting temperature of Am-U dioxides decreases with the increase of both the Am/(Am+U) and O/M ratios. Finally, thermodynamic properties of the U1-yAmyO2±x oxides were measured: enthalpy increments using drop calorimetry, partial vapor pressures by Knudsen cell effusion mass spectrometry (KEMS). An excess contribution to the heat capacity at high temperature was observed and this was attributed to the reduction of the dioxides at high temperature (formation of oxygen vacancies). The KEMS results lead to determine the congruent vaporization composition at 2300 K, for a Am/(Am+U) ratio of 0.6 and an O/M ratio lower than 1.9. Finally, the CALPHAD thermodynamic assessment of the U-Am-O system was started, by focusing the attention on the modelling of the fluorite phase. A good agreement between the model and the oxygen potential data for (U0.5Am0.5O2±x) and the cation distribution was achieved. Furthermore, the model is able to satisfactorily reproduce the KEMS data and hence the equilibrium between the dioxide and gas phase. For the perspectives of this work, the optimization of the thermodynamic model should be extended to describe the phase equilibria involving the M4O9, M3O8 oxides and the liquid phase

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Salah, Abdelkrim. "Simulation et contrôle de l'aspect thermique d'une pile à combustible PEMFC." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2062.

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Abstract:

Le travail de cette thèse est dédié aux problèmes de la gestion thermique de la pile à combustible PEMFC destinée au transport automobile. En effet, 50 % de l’énergie produite par la pile est transformée en chaleur. L’utilisation effective et optimale de la pile nécessite une bonne compréhension du champ thermique afin de contrôler les flux de chaleur qui la traverse. Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé l’approche nodale, inspirée de l’analogie thermique-électrique, pour un cas de transfert couplé conduction-convection. Cette approche présente l’avantage d’une part, de présenter le phénomène thermique dans la pile à combustible sans avoir recours au couplage entre codes de calculs, et d’autre part, sa mise en œuvre pour le calcul intensif. Nous montrerons que les temps des simulations sont considérablement réduits. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons exploité l’approche nodale pour la régulation de la température de la pile. Nous avons obtenu un modèle d’état qui révèle un lien bilinéaire entre la variable d’état représentée par la température et les entrées du système. Nous montrerons dans ce travail qu’il est possible de réguler par rétroaction la température de la pile à combustible autour d’un point de fonctionnement choisi This thesis deals with contribution to thermal problems of PEM Fuel Cell. In fact, since the chemical conversion of energy stored within the fuel cell is accompanied by the production of an important thermal energy (50 %), it is most important to understand the thermal behavior of fuel cell. Majority of models involves complex systems of heat differential equations. In addition, PEMFC presents a heterogeneous system and thermal coupling of conduction-convection involves complex differential equations, and their solution can not be done within a reasonable amount of time by sequential program. In the first part of this work, seeking reliable and simple method for study of thermal behavior phenomena, we have developed the nodal approach that result from a formal analogy between analogical circuits and their counterpart’s phenomena. In this approach, we can represent the two phenomena of conduction-convection without any coupling of with another approach of representation. It will be shown in this thesis that this model presents high scalability and parallel processing characteristics that make it suitable for simulation on parallel machines or a network of workstations. In the second part of this work, we have interested to the control of the temperature of fuel cell. The model inspired by the nodal approach that we have developed is in the bilinear form. We propose a result on feedback stabilization of thermal behavior of PEM Fuel Cell

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Patay, Emmanelle. "Déploiement de la chaîne logistique de l'hydrogène pour le marché des carburants en 2050 : conception et développement d'un outil d'aide à la décision pour l'analyse de scénarios." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1081.

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Abstract:

Le déploiement d’un marché de l’hydrogène énergie est une problématique récente, envisagée par les instances gouvernementales, les industriels et les scientifiques, afin de satisfaire des objectifs mondiaux de réduction d’émissions de gaz à effet de serre et pour assurer une sécurité d’approvisionnement énergétique des pays. Dans ce contexte, le problème d’optimisation de la planification du déploiement à 2050 de la chaîne logistique de l’hydrogène pour le marché des carburants à l’échelle d’un pays, a fait l’objet de notre étude. Nous avons pu nous appuyer sur l’entreprise Air Liquide, son expérience et ses experts en production et en distribution de l’hydrogène industriel, afin de construire une approche du problème satisfaisant les exigences d’un contexte industriel. Après avoir défini et caractérisé le problème d’optimisation à travers une analyse systémique de l’infrastructure de distribution, nous avons proposé une méthode adaptée à sa résolution. Des simulations de Monte Carlo nous ayant permis d’élaborer des fonctions de coût par surfaces de réponse, nous avons alors élaboré une heuristique pour l’optimisation approchée de ces fonctions de coût. Notre approche a nécessité la définition de règles de simulation, d’un plan d’expérience et d’une méthode de régression, ainsi que d’un algorithme heuristique adapté à la structure du problème. La spécification, le développement et l’utilisation d’outils logiciels a permis de valider la méthodologie choisie pour l’optimisation du problème incertain traité dans notre étude. L’élaboration de scénarios d’évolution a permis de créer un contexte de référence permettant de valider le modèle et d’apporter des éléments d’analyse The deployment of a market for hydrogen energy is a new problem, considered by governments, industrials and scientists to meet global targets of greenhouse gases emissions reduction and to ensure security in energy supply. In this context, the optimization problem of scheduling the deployment until 2050 of the hydrogen supply chain for fuel market throughout a country has been the object of our study. We get support of Air Liquide Company, his experience and experts in production and distribution of industrial hydrogen, to build an approach to the problem meeting the requirements of an industrial context. After defining and characterizing the optimization problem through a systemic analysis of the distribution infrastructure, we proposed a method suited to its resolution. Monte Carlo simulations enabled us to develop cost functions. Then we developed a heuristic algorithm for approximate optimization of these cost functions. Our approach has necessitated the definition of simulation rules, a design of experiment and a regression method, as well as a heuristic algorithm adapted to the structure of the problem. The specification, development and use of software tools have helped to validate the chosen methodology for the optimization of the uncertain problem of our study. The scenario of evolution has created a reference to validate the model and provide some analysis for early studies of deployment

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Rouss, Vicky. "Expérimentation en dynamique des systèmes mécaniques complexes pour le transport." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2008.

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Abstract:

Ce travail a été réalisé dans le cadre de FCLAB, institut national de recherche sur les systèmes piles à combustible, avec pour objectif de développer, dans une approche expérimentale, une procédure d'identification, c'est-à-dire de reconnaissance du comportement, de systèmes mecaniques complexes. Pratiquement, il apporte une contribution à la modélisation de l'aspect mécanique vibratoire d'une pile à combustible de type PEM. La première partie de ce mémoire développe le sujet de la thèse. Elle comporte trois sous-parties: une présentation de la plate-forme des essais vibratoires de l'UTBM, une introduction aux systèmes mécaniques complexes ainsi qu'à leur procédure d'identification et une description de la pile à combustible de type PEM en développant son aspect mécanique non-linéaire. La procédure d'identification des systèmes mécaniques complexes comporte trois étapes qui vont définir les parties deux, trois et quatre susccessivement. La première étape est la réalisation des essais vibratoires. Pour cela, une procédure des essais vibratoires pour des systèmes complexes est développée dans la partie deux. Cette procédure est fondamentale pour le bon déroulement des essais et la bonne exploitation des résultats. Les données tirées des essais sont utilisées pour les deux étapes suivantes. La deuxième partie de la procédure d'identification, développée dans la troisième partie, consiste à caractériser les non linéarités à partir des données expérimentales. La caractérisation englobe la détection, le classement et la localisation des non-linéarités. La troisième et dernière partie de la procédure d'identification traite de la modélisation des systèmes mécaniques complexes avec les réseaux de neurones. Elle explique la démarche de création d'un modèle neuronal et est développée dans la quatrième partie. Pour conclure ce mémoire, la procédure d'identification d'un système complexe, allant de la réalisation des essais vibratoires, la caractérisation des non-linéarités jusqu'à la modélisation par réseaux de neurones est appliquée à une pile à combustible de type PEM. Les résultats sont exposés et commentés dans la cinquième partie This work was accomplished within the framework of FCLAB, national research institute for fuel cell systems, with for objective to develop, in an experimental approach, a procedure for identification complex mechanical systems as the recognition of their dynamical behaviour. Practically, this work contributes in modelling the mechanical behaviour of PEM fuel cells. The first part of this memo develops the subject of the thesis. It includes three sub-parts: a presentation of the test bench which includes the vibration platform of the UTBM, an introduction to the complex mechanical systems as well as their identification procedure and a description of the PEM fuel cells especially its nonlinear mechanical aspect. The procedure of identification of complex mechanical systems includes three stages which are going to define the parts two, three and four successively. The first stage is the realization of the vibration tests. For that purpose, a procedure for complex mechanical systems vibration tests is developed in the second part. This procedure is fundamental for the good progress and exploitation of the tests. The acquisition data are used for the two following stages. The second stage of the identification procedure, developed in the third part, consists in characterizing non-linearities from the experimental data. The characterization contains detection, classification and localization of non-linearities. The third and last stage of the identification procedure develops modelling the complex mechanical systems with neural networks. It explains the steps for creating a neuronal model. The neural networks are developed in the fourth part. To conclude this memo, the identification procedure of a complex mechanical system is applied to a PEM fuel cell. Results are exposes and discussed in the fifth part

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Ramirez, Rivera Victor Manuel. "Energy management of lossy multi-port to fuel cell-based systems." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112087/document.

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Abstract:

Dans de nombreux réseaux, la régulation efficace du transfert d'énergie entre les sous-systèmes de production, de stockage et d'utilisation demeure un sujet difficile à traiter. Dans cette thèse on a proposent une nouvelle stratégie pour atteindre cet objectif, ainsi que sa mise en œuvre. Le dispositif est appelé routeur d'énergie dynamique (RED), parce que, contrairement à la pratique actuelle, l'asservissement de l'écoulement de puissance se fait sans s'appuyer sur des hypothèses stationnaire. Une hypothèse clé pour le bon fonctionnement du RED est que la dissipation du système est négligeable. Toutefois, en présence de pertes en ligne le RED initial n'est plus opérationnel, car il est base sur l'hypothèse clé de non dissipation des interconnections. Dans ce travail, un nouveau RED prenant en compte la présence de pertes est proposé. Des preuves de l'amélioration des performances sont présentées en simulation comme en expérimentation. Un complément de ce travail a été réalisée sur l'estimation des paramètres d'une pile à combustible du type Polymer Exchange Membrane (PEM) dans le but de concevoir un estimateur convergeant sur un grand domaine (convergence globale). Ce dernier utilise des principes d'immersion et d'invariance développés récemment dans la théorie des asservissements Efficient regulation of the energy transfer between generating, storage and load subsystems is a topic of current practical interest. A new strategy to achieve this objective, together with its corresponding power electronics implementation, was recently proposed in this thesis work. The device is called dynamic energy router (DER) because, in contrast with current practice, the regulation of the direction and rate of change of the power flow is done without relying on steady–state considerations. A key assumption for the correct operation of the DER is that dissipation in the system is negligible. Unfortunately, in the presence of dissipation the original DER ceases to be operational. In this thesis a new DER that takes into account the presence of losses is proposed. Simulation and experimental evidence of the performance improvement with the new DER are presented. As a complement of this work a global convergent estimator of parameters of Polymer Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) was designing by using the principles or “Immersion and Invariance” recently reported in control theory

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Seck, Mohamed El Bachir. "Modélisation du comportement effectif de milieux hétérogènes viscoélastiques, non linéaires, vieillissants : application à la simulation du comportement des combustibles MOX." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0407/document.

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Abstract:

La prévision du comportement mécanique macroscopique de matériaux hétérogènes à partir des propriétés de leurs constituants est possible pour diverses classes de comportement (élastique, viscoélastique, etc) et ce, grâce à la théorie de l'homogénéisation. Néanmoins l'extension de cette théorie pour des matériaux possédant un comportement viscoélastique non linéaire (ou élasto-viscoplastique) reste une question ouverte à laquelle nous nous attaquons dans ce travail afin de prédire le comportement macroscopique des combustibles oxydes mixtes uranium-plutonium (MOX) utilisés dans les réacteurs nucléaires à eau sous pression (REP) français. Dans cette optique des solutions analytiques et purement nunériques ont été obtenues et le modèle retenu est utilisé pour simuler le comportement des combustibles The prediction of the macroscopic mechanical behavior of heterogeneous materials from the properties of their constituents is possible for various classes of behavior (elastic, viscoelastic, etc.) thanks to the theory of homogenization. Nevertheless, the extension of this theory for materials with a non-linear (or elasto-viscoplastic) viscoelastic behavior remains an open question that we are tackling in this work in order to predict the macroscopic behavior of uranium-plutonium (MOX) mixed oxide fuels used in french pressurized water reactors (PWRs). From this perspective analytical and purely numerical solutions have been obtained and the model adopted is used to simulate the behavior of fuels

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Lachichi, Amel. "Modélisation et stabilité d'un régulateur hybride decourant - Application aux convertisseurs pour pile àcombustible." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00083112.

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Abstract:

Cette thèse s'intéresse au contrôle des convertisseurs statiques d'interface entre une pile à combustible et sa charge électrique. Après avoir établi la caractéristique tension-courant des piles à combustible dont la forme justifie l'utilisation de convertisseurs statiques, les structures à conversion continu-continu sont analysées en s'attardant sur la structure élévatrice de base et sur la mise en parallèle de plusieurs d'entre elles. Cette dernière est une réponse satisfaisante au caractère fort courant/basse tension des piles à combustible. Deux modes de réalisation des inductances du convertisseur sont considérés. Pour le premier, les inductances sont indépendantes. Pour le deuxième, elles sont réalisées sur le même circuit magnétique. Un régulateur hybride de courant est ensuite proposé pour le contrôle du convertisseur continu-continu. Celui-ci autorise une variation importante de la tension d'entrée comme c'est le cas en sortie d'une pile à combustible. Le régulateur fonctionne à fréquence fixe et englobe les propriétés de trois modes de commande, la commande par mode de glissement pour bénéficier de sa robustesse et les commandes de type commande à l'amorçage et au blocage, afin de pouvoir assurer un fonctionnement correct du système, quelle que soit la valeur du rapport cyclique. La stabilité du système au sens des valeurs moyennes basse et haute fréquences est considérée. Le modèle moyen ne permettant pas d'étudier la nature exacte du cycle décrit par la trajectoire d'état du système, un outil basé sur le calcul des multiplieurs de Floquet est élaboré. Il a permis de souligner la robustesse du régulateur vis-à-vis de variations de l'inductance du convertisseur et de la tension d'alimentation de celui-ci.

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Dépature, Clément. "Commandes par inversion d’un véhicule à pile à combustible et supercondensateurs." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10039/document.

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Abstract:

Le développement de la commande d’un véhicule à pile à combustible et supercondensateurs doit prendre en compte les contraintes liées à l’association de ses composants. La commande par inversion apporte une solution. Elle utilise une approche systémique et cognitive afin d’identifier la cause qui produit l’effet désiré et inverse les modèles des éléments associés pour obtenir une structure de commande. Ainsi, les commandes déduites de la Représentation Energétique Macroscopique (REM) et du Backstepping font partie de la catégorie des commandes par inversion. Le Backstepping déduit une commande stable de la plupart des systèmes non-linéaires. Cependant, il ne permet pas de gérer de façon claire et efficace les couplages énergétiques. Il est alors possible de décomposer physiquement le système suivant les règles de la REM. La REM permet également de séparer explicitement la commande et la stratégie de gestion de l’énergie. Dans cette thèse en cotutelle franco-québécoise, les caractéristiques des deux commandes ont été soulignées. Les deux méthodes apparaissent alors complémentaires. L’intégration du Backstepping apporte à la REM l’assurance d’une stabilité intrinsèque. Les principes de la REM, quant à eux, permettent au Backstepping de gérer les couplages énergétiques. Le développement d’une commande par inversion stable d’un véhicule à pile à combustible et supercondensateurs est donc proposé par la combinaison de ces deux méthodes de commande, suivant une procédure d’inversion combinée. La répartition des puissances du véhicule est ainsi réalisée en temps réel, sur dispositif expérimental, suivant une stratégie de filtrage et la commande stable par inversion combinée développée The development of the control of a fuel cell/supercapacitor vehicle must take into account the constraints related to the associations of its components. Inversion based control can solve this problems. This use a systemic and cognitive approach to find the cause which produce the desired effect and inverse the associated component models to obtain a control structure. In this way, Energetic Macroscopic Representation (EMR) and Backstepping have inversion based control approach. The Backstepping method deduces stable control of most classes of nonlinear systems. However, it don’t effectively and simply manage the energetic couplings. A physical decomposition of the studied system following the EMR rules bring a solution. EMR enables a systematic deduction of control schemes, specifically a clear distinction between the local control and the energy management strategy level. In this franco-quebecer co-tutorial thesis, similarities between the both control methods has been shown. EMR and Backstepping can complement each other. The integration of the Backstepping bring intrinsic stability to the EMR. The Backstepping can manage the energetic couplings thanks to EMR. The development of a fuel cell/supercapacitor vehicle stable inversion based control is then proposed using the combination of the both control methods. Thus, the power distribution is achieve in real time using a filtering strategy and the stable proposed combined inversion based control

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Lê, Thi Kim-Chi. "Oxygen Reduction Reaction with Molybdenum-Containing Oxysulfide Nanoparticles : from Colloidal Synthesis to Surface Activity." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2020SORUS209.pdf.

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Abstract:

Aujourd'hui, dans les véhicules individuels, les piles à combustible concurrencent les batteries Li-ion par de nombreux avantages. Donc, remplacer les métaux nobles par des métaux plus abondants dans des catalyseurs est essentiel pour les rendre abordables. Le molybdène peut être un bon candidat puisque certains composés (ex. MoS2, MoO2) ont une activité pour la réduction de l’oxygène (ORR). Les oxysulfures de molybdène, relativement méconnus, pourraient être utilisés comme électrodes pour les batteries Li-ion ou les catalyseurs grâce à leur structure poreuse sous formes amorphes (couches minces et poudres massives). Leur synthèse colloïdale à basse température, favorisant les matériaux nanométriques et évitant des synthèses énergivores, est très peu étudiée. Il en va de même pour leur réactivité catalytique en ORR. Ici, la synthèse colloïdale bien connue d'oxysulfures de lanthanides à basse température (environ 300 °C), produisant par exemple Gd2O2S, est étendue à l’usage de précurseurs de molybdène. Nous avons étudié deux voies de synthèse basées sur celle des nanoplaquettes de Gd2O2S : par un protocole en deux étapes (ajout d'un précurseur de Mo à des nanoplaquettes de Gd2O2S fraîchement formées et non lavées) ou un autre en une étape (ajout simultané des deux précurseurs métalliques). L'analyse structurale a montré que la première méthode conduit possiblement à un dépôt de tétraèdres isolés de molybdate sur des nanoplaquettes de Gd2O2S sans changer leur forme et leur taille, tandis que la deuxième conduit plutôt à un environnement local de Mo plus sulfuré. En ORR, seuls les échantillons dopés au molybdate (à faible dose) ont montré des résultats positifs, qui sont directement liés à la présence de Mo. D'autres travaux exploratoires sur les synthèses sans Gd sont en cours pour compléter l'étude sur la structure et le mécanisme de formation des matériaux concernés. Dans l'ensemble, il s'agit de la première tentative d’application de la synthèse de l'oxysulfure de lanthanide pour synthétiser des oxysulfures de molybdène Today, in personal vehicles, fuel cells are competing with the Li-ion batteries to provide the next technological leap. Hence, replacing noble metal by non-noble metal catalysts is essential to make them affordable. Molybdenum can be a good candidate as some compounds (e.g. MoS2, MoO2) are showing activity for the Oxygen Reduction Reaction (ORR). Uncommon molybdenum oxysulfides could be used as electrodes for Li-ion batteries or catalysts thanks to their porous structure in amorphous forms (thin films and bulk powders). Their colloidal synthesis at low temperature, favoring the nanoscaled materials and bypassing the simple energy-consuming synthesis, is barely reported. The same goes for their ORR catalytic reactivity, which was almost never studied. Here, the well-known colloidal synthesis of lanthanide oxysulfides at low temperature (around 300 °C), producing nanoparticles such as Gd2O2S, is extended to the use of Mo molecular precursors. We studied two pathways: by a two-step protocol (adding the Mo precursor to freshly formed, unwashed Gd2O2S nanoplates) or a one-step protocol (adding simultaneously both metallic precursors). The structural analysis showed that the first method possibly leads to a deposition of isolated molybdate tetrahedrons on Gd2O2S nanoplates without changing their shape and size, while the latter one leads to a more sulfide-like environment of Mo. As observed, only molybdate-doped samples (at low dose) showed positive results in terms of electrochemical activity, which is found related directly to the Mo’s presence. Other explorative work on the syntheses without Gd is being pursued to complement the study on the structure and the formation mechanism of the interested materials. Overall, this is the first attempt to synthesize molybdenum oxysulfide by applying the synthesis method of lanthanide oxysulfide

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Wang, Kun. "Algorithmes et méthodes pour le diagnostic ex-situ et in-situ de systèmes piles à combustible haute température de type oxyde solide." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01017170.

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Abstract:

Le projet Européen " GENIUS " ambitionne de développer les méthodologies génériques pour le diagnostic de systèmes piles à combustible à haute température de type oxyde solide (SOFC). Le travail de cette thèse s'intègre dans ce projet ; il a pour objectif la mise en oeuvre d'un outil de diagnostic en utilisant le stack comme capteur spécial pour détecter et identifierles défaillances dans les sous-systèmes du stack SOFC.Trois algorithmes de diagnostic ont été développés, se basant respectivement sur la méthode de classification k-means, la technique de décomposition du signal en ondelettes ainsi que la modélisation par réseau Bayésien. Le premier algorithme sert au diagnostic ex-situ et est appliqué pour traiter les donnés issues des essais de polarisation. Il permet de déterminer les variables de réponse significatives qui indiquent l'état de santé du stack. L'indice Silhouette a été calculé comme mesure de qualité de classification afin de trouver le nombre optimal de classes dans la base de données.La détection de défaut en temps réel peut se réaliser par le deuxième algorithme. Puisque le stack est employé en tant que capteur, son état de santé doit être vérifié préalablement. La transformée des ondelettes a été utilisée pour décomposer les signaux de tension de la pile SOFC dans le but de chercher les variables caractéristiques permettant d'indiquer l'état desanté de la pile et également assez discriminatives pour différentier les conditions d'opération normales et anormales.Afin d'identifier le défaut du système lorsqu'une condition d'opération anormale s'est détectée, les paramètres opérationnelles réelles du stack doivent être estimés. Un réseau Bayésien a donc été développé pour accomplir ce travail.Enfin, tous les algorithmes ont été validés avec les bases de données expérimentales provenant de systèmes SOFC variés, afin de tester leur généricité.

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Cormon, Sandrine. "Étude du potentiel de la détection des antineutrinos pour la surveillance des réacteurs nucléaires à des fins de lutte contre la prolifération." Phd thesis, Université de Nantes, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00825082.

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Abstract:

Ces dernières années, la physique des neutrinos a présenté de nouvelles perspectives de physique appliquée. En effet, les antineutrinos (ne) émis par une centrale nucléaire dépendent du combustible : leur détection constituerait donc une sonde permettant de déterminer la composition isotopique du coeur. L'Agence Internationale de l'Énergie Atomique (AIEA) a montré son intérêt pour le potentiel de cette détection comme nouvel outil au profit de son département des Garanties et a créé un groupe de travail ad hoc dédié. Notre objectif est de déterminer le degré de précision d'une part atteint par la détection des ne et d'autre part requis pour être utile à l'AIEA et d'en déduire les performances requises pour un détecteur de l'ordre du m3. Nous présentons d'abord la physique sur laquelle repose notre étude de faisabilité : les neutrinos, la décroissance b des produits de fission (PF) et leur conversion en spectre d'ne. Nous présentons ensuite nos outils de simulation : le code MCNP Utility for Reactor Evolution (MURE) développé au sein de l'IN2P3 initialement pour étudier les réacteurs de Génération IV. Grâce au code MURE couplé aux bases de données nucléaires, nous construisons les spectres d'ne en sommant les contributions des PF. Cette méthode est la seule qui permette de calculer les spectres d'ne associés à des réacteurs du futur : nous présentons les prédictions de spectres pour des combustibles innovants. Nous calculons ensuite l'émission en ne associée à différents concepts de réacteurs actuels et futurs, dans le but de déterminer la sensibilité de la sonde ne à différents scénarios de détournement en tenant compte des contraintes imposées par la neutronique.

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Aabid, Sami El. "Méthode basée modèle pour le diagnostic de l'état de santé d'une pile à combustible PEMFC en vue de sa maintenance." Thesis, Toulouse, INPT, 2020. http://www.theses.fr/2020INPT0011.

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Abstract:

Les piles à combustible se positionnent aujourd’hui comme une alternative technologique séduisante face aux solutions classiquement utilisées pour le stockage d’énergie. De par leur rendement de conversion en énergie électrique et leur haute densité énergétique, les grands acteurs du secteur aéronautique en voient une solution intéressante pour réduire l’impact environnemental des avions. C’est dans cette optique que s’inscrit la présente thèse, visant à contribuer au développement de méthodologies destinées au suivi de l’état de santé d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (Proton Exchange Membrane Fuel Cell PEMFC). Il a été montré, dans un premier temps, que l’ensemble des constituants d’une pile était soumis à des contraintes pouvant engendrer des défaillances irréversibles ou des pertes de performances. Cette synthèse a permis de mettre en exergue la nécessité de disposer de méthodes de diagnostic permettant de suivre l’état de santé de la pile. Dans ce sens, des outils basés sur le principe de l’identification paramétrique ont été mis en avant. Il s’agit dans un premier temps de pouvoir, à partir de caractérisations expérimentales, être capable de mettre en œuvre une procédure appropriée permettant d’identifier les paramètres d’un modèle représentant au mieux le comportement du composant. Et dans un temps second, de construire par l’intermédiaire des paramètres identifiés des indicateurs (signatures) liés à l’état de santé de la pile. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés plus particulièrement à deux types de prise d’informations : la courbe de polarisation (V-I), et la Spectroscopie d’Impédance Electrochimique (SIE). Il a été montré dans cette thèse, que seule l’exploitation conjointe de ces 2 types de mesures permet une caractérisation pertinente de l’état de santé de la pile. Deux modèles «couplés» ont été ainsi développés : un modèle quasi-statique dont les paramètres sont identifiés à partir de la courbe de polarisation et un modèle dynamique identifié à partir des données de la SIE. Il a été mis en avant dans le cadre de cette thèse, la nécessité de développer un modèle dynamique dit «sans a priori» dont la formulation peut varier au cours du temps. Ainsi, si des phénomènes liés à un changement de caractéristique apparaissent, la structure du modèle pourra s’adapter pour en permettre la prise en compte. Le processus global partant de la connaissance a priori jusqu’à l’identification des paramètres des modèles a été développé au cours des chapitres de cette thèse. Outre la bonne reproduction des données expérimentales et la séparation des pertes dans les domaines quasi-statique et dynamique, l’approche permet de percevoir certaines défaillances à travers les paramètres des modèles développés. La prise en compte du couplage statique-dynamique a fait apparaître la notion « d’impédance résiduelle ». En effet, un biais entre la pente locale de la courbe de polarisation et la résistance basse fréquence de la SIE est systématiquement observé. L’impédance résiduelle prise en compte dans la modélisation permet d’absorber ce décalage tout en garantissant une cohérence entre les mesures de la V-I et de la SIE. Une tentative d’explication des phénomènes physico-chimiques liés à cette impédance a également fait partie de l’ensemble des objectifs de cette thèse. D’un point de vue expérimental, l’idée du travail est dans un premier temps de générer des variations ciblées et maîtrisées du comportement de la pile et d’observer leurs impacts sur les paramètres identifiés. Pour ce faire, l’idée proposée est de travailler sur une mono-cellule dont la modification des composants est aisée. Le jeu de composants (membranes différentes, différents dosages en platine …) avait permis de mettre en évidence l’impact de chaque modification sur les données expérimentales et ainsi sur le modèle avant de tester la validité de l’approche sur des campagnes de vieillissement de stacks Nowadays, Fuel cells (FCs) are considered as an attractive technological solution for energy storage. In addition to their high efficiency conversion to electrical energy and their high energy density, FCs are a potential candidate to reduce the environmental impact of aircrafts. The present PhD thesis can be located within this context, and especially contributes to the development of methodologies dedicated to the monitoring of the state of health (SoH) of Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs). FCs are submitted to ageing and various operating conditions leading to several failures or abnormal operation modes. Hence, there is a need to develop tools dedicated to the diagnosis and fuel cell ageing monitoring. One of reliable approaches used for the FC SoH monitoring is based on parametric identification of a model through experimental data. Widely used for the FC characterization, the polarization curve (V-I) and the Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) coupled with a model describing the involved phenomena may provide further information about the FC SoH. Two models were thus developed: a quasi-static model whose parameters are identified from the polarization curve and a dynamic one identified from EIS data. The need to develop a dynamic model whose formulation may vary over time “without a priori” has been reported in this thesis. The original approach of this thesis is to consider conjointly both characterizations during all the proposed analysis process. This global strategy ensures the separation of the different fuel cell phenomena in the quasi-static and dynamic domains by introducing into each parametrization process (one for the quasi-static model and one for the dynamic model) parameters and/or laws stemming from the other part. The global process starting from the a priori knowledge until the identification of the models parameters was developed during the chapters of this thesis. In addition to the good reproduction of experimental data and the separation of the losses in both static and dynamic domains, the method makes it possible to monitor the FC SoH via the evolution of models parameters. The fact to take into account the coupling between quasi-static and dynamic models revealed the notion of a “residualimpedance”. This impedance makes it possible to overcome the recurrent experimental observation made by the daily users of EIS: there is a not-clearly explained difference between the low frequency resistance of the EIS and the slope of the polarization curve for a given currentndensity. Theoretically the two quantities have to tend towards the same value. In others words, a part of the impedance spectra is not clearly and easily exploitable to characterize fuel cell performance. This topic has been discussed in the literature in the last years. An attempt to explain physico-chemical phenomena related to this impedance is also a part of objectives of this thesis. From an experimental point of view, before applying this method to ageing monitoring, it was indeed necessary to “calibrate” it regarding its relative complexity. In this way, experiments with a single cell with different sets of internal components (different membrane thicknesses and different platinum loadings in the Active Layer (AL)) were achieved and analyzed by applying the proposed method. Therefore, the method was evaluated in the framework of three ageing campaigns carried out with three 1 kW PEM stacks

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Semenov, Evgenii. "Experimental studies and evaluation of the implementation of 3γ-imaging and the new technology of XEMIS cameras adapted to the control of MOX fuel". Electronic Thesis or Diss., Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2024. http://www.theses.fr/2024IMTA0443.

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Le contrôle non destructif et l'imagerie par rayons γ sont largement utilisés dans l'industrie de production de combustible nucléaire et en médecine nucléaire. Cette thèse est centrée sur une nouvelle application d'un détecteur de pointe, basé sur une caméra au xénon liquide dont le champ de vue est 24 cm, XEMIS2. Cette caméra, construite à Nantes, en France, a été initialement conçue pour l’imagerie médicale à 3-gammas chez les petits animaux. Elle fait désormais l’objet d’une étude approfondie pour explorer la nouvelle application dans le contrôle non destructif et l’imagerie de pastilles ou de barres de combustible MOX à haute densité (> 10 g/cm³). Ils émettent un large spectre de rayons γ, ce qui constitue un objectif ambitieux et complexe. L'objectif principal de XEMIS2 est de réduire significativement la dose reçue par les patients lors d'un diagnostic médical par imagerie nucléaire tout en conservant la même qualité d'image que les cameras conventionnelles. Le spectre d'émission des rayons γ du combustible MOX a été étudié, et une activité élevée est attendue. Cependant, la région d'intérêt (ROI) des hautes énergies, sélectionnée pour ce travail, présente un défi en raison d'une statistique plus faible. Il a été démontré que d'autres ROI utilisées dans le contrôle gamma passif non destructif actuel rencontrent des difficultés en raison d'une forte auto-absorption des rayons γ. La thèse exposera deux méthodes développées et évaluées pour le contrôle du rapport Pu/(U+Pu) dans le MOX, incluant des contributions inédites aux algorithmes dans l’imagerie Compton The non-destructive control and imaging with γ-rays are well-known widely used in nuclear fuel production industry and nuclear medicine, respectively. The thesis is centered on new application of a state-of-the-art detector, based on single-phase liquid xenon 24-cm long field-of-view camera, XEMIS2. It is constructed in Nantes, France. Originally conceived for small animal medical 3-gamma imaging, the camera is now being scrutinized to explore new area of its’ application in non-destructive control and imaging of high-density (> 10 g/cm3) MOX fuel pellets or rods that emit a wide spectrum of γ-rays, which is a quite relevant and ambitious goal. XEMIS2 main goal is a significant dose reduction per scan while preserving the same image quality as in conventionnal cameras. MOX fuel γ-rays emission spectrum was studied, and high activity is expected, but the useful high-energy region of interest (ROI) that was selected for this work presents a challenge due to small statistics. It was shown that other ROI used in current passive non-destructive gamma-scanning control face difficulties due to strong self-absorbtion of γ-rays. The thesis will expound on the two methods that were developed and assessed for MOX Pu/(U+Pu) ratio control, including new contributions to algorithms in Compton imaging

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Manchon, Xavier. "Contribution à la prédiction du déroulement de scénarios d'accidents graves dans un RNR-Na." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEC047/document.

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La démarche de conception et de sûreté du réacteur ASTRID, démonstrateur de Réacteur à Neutrons Rapides refroidi au Sodium, implique la modélisation de scénarios d’accidents graves qui font intervenir une fusion du cœur du réacteur. L’objectif de la thèse, en soutien à cette modélisation, est de contribuer à l’identification des processus susceptibles de faire bifurquer un scénario d’accident grave. Deux phases d’un scénario sont traitées pour cela. Tout d’abord, le début d’une séquence de perte de débit primaire non protégée est analysé à l’aide d’un critère analytique développé pendant la thèse, visant à prédire la bifurcation de la décroissance du débit vers un état stabilisé ou bien vers un état instable, menant à la dégradation du cœur. Ce nouveau critère, qui présente l’intérêt de tenir compte de l’effet de l’évolution de la puissance sur la stabilité du débit, est vérifié à l’aide d’un outil de calcul dédié aux accidents de perte de débit non protégés. Dans un second temps, les processus prépondérants impliqués dans une vaporisation de combustible liquide suivie d’une détente de sa vapeur, consécutives à une excursion de puissance accidentelle, sont identifiés via une analyse dimensionnelle. En reprenant les résultats de cette analyse, un outil de calcul est par la suite développé, dont l’objet est de déterminer l’énergie mécanique transmise à la cuve du réacteur lors de la détente. La question du transfert thermique entre la vapeur de combustible se détendant et le caloporteur est particulièrement étudiée. Cet outil est validé via une comparaison à des résultats expérimentaux et à des résultats de calculs issus d’un autre code. Des études paramétriques permettent enfin de quantifier la variabilité des résultats due au choix de modélisation et aux incertitudes sur les données physiques employées Severe accidents’ modeling is required for the design and safety analysis of ASTRID, a Generation IV Sodium-cooled Fast Reactor under development in France. This thesis aims at contributing to identify the driving processes of ASTRID’s severe accidents scenarios. First, a stability criterion is developed to analyze the beginning of an unprotected loss of flow accident. This stability criterion assesses whether the decreasing flow is stable or unstable, leading to the core disassembly. This criterion also considers power variations during the loss of flow, which former stability criteria do not take into account. Then, the driving processes of a transient involving a fuel vaporisation followed by its vapor expansion are identified using a dimensional analysis. The simplifications justified by this dimensional analysis are considered further to develop a numerical tool that computes the mechanical energy transmitted to the core vessel in case of fuel vaporisation. The thermal exchange between the expanding fuel vapor and the sodium coolant is especially analyzed. The tool is validated by comparing its results to experimental measures and to another tool’s computations. In the end, parametric studies are done in order to assess the tool computations’ variability induced by physical uncertainties or modeling options

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Jeandel, Xavier. "Quelques aspects de la pulvérisation des liquides dans un système annulaire : instabilité de surface - encapsulation - concept LPP." Rouen, 2000. http://www.theses.fr/2000ROUES071.

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Abstract:

La problématique posée par la réduction des polluants et principalement de l'oxyde d'azote émis par les moteurs rencontres dans le secteur aéronautique a motivé ce travail de thèse. Notre intérêt s'est porte sur la formation du mélange comburant carburant et s'est élargi pour répondre à des questions plus fondamentales concernant la formation d'un spray à partir d'un système liquide annulaire bordé par un écoulement d'air d'énergie cinétique plus importante que le liquide. Le premier volet de ce travail porte sur l'étude d'un injecteur réel, dit "injecteur LPP", où la réduction de l'oxyde d'azote repose sur la réalisation d'un mélange comburant carburant en dessous de la stœchiométrie. Le nuage diphasique, forme de gouttelettes de kérosène entraînées par un écoulement d'air, est étudié expérimentalement au moyen de diagnostics optiques utilisant les propriétés de diffraction de la lumière. Plusieurs configurations des écoulements d'air sont étudiées et la structure du nuage à l'intérieur de l'injecteur est identifiée. Le second volet se place dans une problématique amont. Il permet d'approcher plus simplement le système liquide rencontré dans l'injecteur réel. Une nappe liquide de géométrie annulaire bordée par deux écoulements d'air coaxiaux est étudiée expérimentalement. Un schéma d'évolution de la nappe est proposé. L'ensemble des situations rencontrées est répertorié sous la forme d'une cartographie établie en fonction des paramètres du système liquide. Un modèle permet de prédire un temps caractéristique de l'évolution de la nappe. Le troisième et dernier volet aborde le problème d'instabilités de Kelvin-Helmholtz se développant à l'interface d'une nappe annulaire de liquide visqueux.

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Afsahi, Foroughazam. "Developing electrocatalysts (precious and non-precious) for PEM fuel cells applying metal organic frameworks." Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26337.

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Abstract:

Les piles à combustible ont un grand potentiel pour une utilisation en tant que dispositifs alternatifs de conversion d'énergie pour de nombreuses applications. Les piles à combustible PEM sont considérées comme des remplaçants potentiels du moteur à combustion interne des véhicules automobiles, en raison de leurs émissions réduites et d'une meilleure efficacité. Un catalyseur à base de Pt est nécessaire pour faciliter à la fois la réaction d'oxydation de l'hydrogène (HOR) et la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) qui se produisent à l'anode et à la cathode d'une PEMFC, respectivement. La vitesse d'ORR est intrinsèquement très lente et est considérée comme le facteur limitant de la performance des PEMFCs. Afin de produire de l'énergie à un rythme acceptable pour les applications du monde réel, une quantité importante de catalyseur au Pt est nécessaire. Celui-ci est habituellement sous la forme de nanoparticules de platine uniformément réparties sur un matériau de support en carbone poreux (Pt/C). Le Pt est un métal noble extrêmement coûteux avec une abondance naturelle très limitée. Ainsi, la commercialisation à grande échelle de PEMFC nécessite des progrès importants dans le développement de catalyseurs à la fois pour réduire la quantité de platine et renforcer la durabilité du catalyseur. Dans ce travail de recherche, nous avons utilisé des réseaux de coordination hybrides métal composé organique (MOF) comme seul précurseur pour préparer des électrocatalyseurs pour PEMFC. En raison de leur cristallinité, de leur porosité et de leur structure hybride, ces matériaux ont un potentiel pour être appliqués comme précurseur d'électrocatalyseurs de PEMFC. La structure tridimensionnelle bien définie de ces matériaux peut produire une forte densité de sites métalliques actifs distribués uniformément à travers leur structure et disposés régulièrement. Ainsi, ils peuvent améliorer l'utilisation du catalyseur. Les groupes de liaison organiques du précurseur à base de MOF sont convertis en carbone lors de l'activation thermique, tout en maintenant le réseau poreux, ce qui conduit à des catalyseurs ayant une grande surface spécifique et des sites actifs uniformément distribués sans la nécessité d'un autre support de carbone. Des précurseurs MOF contenant du Pt et du Fe ont été synthétisés et utilisés comme le précurseur exclusif pour développer à la fois des électrocatalyseurs à base de Pt et de métaux non précieux (Fe) pour PEMFC. L'expérience construite avec des électrocatalyseurs à base de Pt a été le premier essai de mise en œuvre de métaux précieux à base de MOFs pour développer des électrocatalyseurs PEMFC. L'électrocatalyseur à base de Pt dérivé de ce précurseur contenant du Pt MOF a démontré une performance catalytique comparable à celle disponible dans le commerce Pt/C en particulier pour les HOR du côté de l'anode. Pour préparer un électrocatalyseur non-précieux, un MOF contenant du Fe appartenant à une nouvelle classe de matériaux MOF, autre que les ZIFs, a été synthétisé et utilisé comme le précurseur unique d'électrocatalyseurs. Ce fut le premier rapport sur l'utilisation d'un précurseur MOF non-ZIF pour le développement d'électrocatalyseurs ORR. Cet électrocatalyseur à base de Fe a révélé une activité prometteuse en ORR et les performances de pile à combustible PEM lorsqu'il est appliqué à la couche de catalyseur cathodique de la MEA correspondante. En outre, l'effet de la composition de l'encre de catalyseur préparée à partir du dérivé MOF électrocatalyseur à base de Pt, en termes de teneur en ionomère Nafion, a été étudiée sur la performance globale du PEMFC via un modèle CFD macroscopique. La tendance prédite à partir des calculs de modélisation a ensuite été examinée expérimentalement à la recherche de la teneur optimale en ionomère Nafion. De plus, les électrocatalyseurs produits par la transformation thermique des MOFs à base de Pt sur noir de carbone, ont été étudiés par spectroscopie d'impédance. Les précurseurs (MOF-253) et leurs produits de thermolyse ont été pris en compte dans cette étude. Il a été observé que les matériaux soumis à la thermolyse à différentes températures passaient par différents états de conductibilité, depuis des isolants jusqu'à des matériaux de conductance voisine de celle des métaux. Ces données présentaient une augmentation de conductance avec la température et des valeurs élevées à température ambiante. Fuel cells have great potential for use as alternative energy conversion devices for a wide variety of applications. Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are considered to be potential replacements for internal combustion engines in automobiles, owing to their reduced emissions and better efficiency. A platinum (Pt)-based catalyst is required to facilitate both hydrogen oxidation reaction (HOR) and oxygen reduction reaction (ORR) which occur at the anode and cathode of PEMFCs, respectively. The ORR kinetic is inherently very sluggish and is considered the limiting factor facing the performance of PEMFCs. In order to generate power at an acceptable rate for real world applications, a significant amount of Pt catalyst is required. This is traditionally in the form of Pt nanoparticles evenly distributed on a porous carbon support material (Pt/C). Pt is an extremely expensive noble metal with very limited natural abundance. Thus, large-scale commercialization of PEMFCs requires significant advances in catalyst development in order both to reduce the amount of Pt metal and to enhance catalyst durability. In this research work, we employed Metal-Organic Frameworks (MOFs) as a sole precursor for preparing PEMFC electrocatalysts. Owing to their crystalline, porous, hybrid structure, these materials have potential to be applied as PEMFCs electrocatalyst precursor. The clearly-defined three-dimensional structure of these materials can produce a high density of metal active sites evenly distributed through their regularly arranged structure. They can therefore enhance catalyst utilization. The organic linkers of the MOF-based precursor would be converted to carbon during thermal activation while maintaining the porous framework, leading to catalysts with high surface area and uniformly distributed active sites without the need for a carbon support. Pt and Fe containing MOF precursors were synthesized and used as the sole precursor to develop both Pt and non-precious (Fe)-based electrocatalysts for PEMFCs. A Pt-based electrocatalyst was the first reported on implementation of precious metal containing MOFs for developing PEMFC electrocatalyst. The Pt-based electrocatalyst derived from this Pt-containing MOF precursor demonstrated catalytic performance comparable to the commercially available Pt/C especially for HOR at the anode side. To prepare a non-precious electrocatalyst, Fe containing MOF belonging to a different class of MOF materials other than ZIFs was synthesized and used as the sole electrocatalyst precursor. This was the first report on using non-ZIF MOF precursor for ORR electrocatalyst development. This Fe-based electrocatalyst revealed promising ORR activity and PEM fuel cell performance when applied at the cathodic catalytic layer of the corresponding membrane electrode assembly (MEA). In addition, the effect of catalyst ink composition prepared from the MOF derived Pt-based electrocatalyst, in terms of Nafion ionomer content, on the overall performance of PEMFC was investigated via a macroscopic CFD model. The trend predicted from the model calculations was then surveyed experimentally in search for the optimum Nafion ionomer content. Furthermore, the products of thermal transformation of Pt-based MOF into carbon-black based electrocatalyst were studied using a.c. impedance spectroscopy. Along with the electrocatalyst precursor, thermolysis products of parent MOF-253 (Al-containing) were considered in these studies. The materials subjected to thermolysis at increasing temperatures were found to pass through different conduction states starting from insulator and ending up with a particular metal-like conductance with positive temperature dependence and high ambient conductivity.

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Chaabane-Dammak, Lobna Auclair Bernard Bulvestre Gérard. "Étude des propriétés physico-chimiques et de la microstructure des membranes échangeuses d'ions, modifiées ou non, en présence d'un solvant mixte eau-méthanol et à différentes températures." Créteil : Université de Paris-Val-de-Marne, 2008. http://doxa.scd.univ-paris12.fr:80/theses/th0411765.pdf.

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Chaabane-Dammak, Lobna. "Étude des propriétés physico-chimiques et de la microstructure des membranes échangeuses d’ions, modifiées ou non, en présence d’un solvant mixte eau-méthanol et à différentes températures." Paris 12, 2007. http://www.theses.fr/2007PA120084.

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Abstract:

On a mené systématique des caractéristiques statiques et dynamiques de deux MEC commerciales (CM2 et Nafion®117) en présence d'un solvant miste H2O-MeOH à différentes compositions et températures. On a montré que les variations des grandeurs statiques sont beaucoup plus prononcées pour le Nafion que pour la CM2, ce qui est expliqué par l'influence du MeOH sur la constate diélectrique du milieu membranaire, par la différence de réticulation, et par le caractère auto-accéléré de la pénétration du MeOH dans le Nafion. L'interprétation des résultats relatifs à trois grandeurs dynamiques (conductivité électrique (km), perméabilité du MeOH (PM), nombre de transport (TA)) en utilisant le modèle microhétérogène (pour déterminer la fraction de la solution intergel f2) nous a permis de corréler ses variations avec la teneur en MeOH (XM) et d'expliquer les variations des énergies d'activation (EA). La corrélation entre Km et f2 a confirmé les conclusions de KREUER relatives aux microstructures des MEI (obtenues par SAXS) et a montré les limites du modèle microhétérogène. L'analyse de la courbe f2=f(XM) nous a permis d'améliorer le modèle de HAUBOLD en introduisant un nouveau paramètre. Les mesures de PM ont montré que la Nafion117 présente une fuite en MeOH supérieure à celle de la CM2, ce qui est attribué à leur différence de réticulation. Les mesures du TA ont montré une forte perte de sélectivité pour XM>30%. Ceci est dû à une forte pénétration de l'électrolyte à l'intérieur de la MEI et ç la formation de paires d'ions. Les modifications des MEI ont montré que chaque traitement réduit PM et km mais aucun ne permet d'avoir une MEI de faible PM et de km élevée We have carried out a systematic study of the static and dynamic characteristics of two commercial MEC (CM2 and Nafion®117) in the presence oh H2O-MeOH mixed solvent for different compositions and temperaturs. We have showed that variations of static characteristics are much more pronounced for Nafion than for CM2, which is explained by the influence of MeOH on the dielectric constant of the membrane phase, by the cross-linking difference, and by the auto-accelarated character of the MeOH penetration in Nafion. The interpretation of the results given by three dynamic characteristics (electrical conductivity (km), MeOH permeability (PM), transport number (TA)) by using the micro-heterogeneous model (to determine the fraction of the intergel phase f2) allowsus to correlate these variations with the MeOH content (XM) and to explain the activation energy (EA) variations. The correlation between km and f2 confirmed KREUER's conclusions relative to MEC microstructures (acquired by SAXS) and showed the limits of the micro-heterogeneous model. The analysis of the curve f2=f XM) allowed us to improve HAUBOLD's model by intriducing a new parameter. The PM measurements showed that Nafion117 presents higher MeOH leakage than CM2, which is attributed to their cross-linking difference. TA measurements showed showed a strong selectivity loss for XM>30%. This is due to a strong electrolyte penetration inside the MEI and the formation of ion-pairs. The modifications of MEI showed that each treatment reduces PM and km, but none permits to have weak PM and high km

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Olteanu, Severus. "Contribution à l’estimation et au diagnostic robuste des piles à combustibles basse température." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10115/document.

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Abstract:

La thèse contribue à la conception des observateurs et au diagnostic pour les piles à combustible de type ’membrane échangeuse de protons’ en utilisant la théorie Takagi-Sugeno. Il y a trois objectifs de recherche dans cette thèse. La première est axée sur la modélisation, l’estimation et le diagnostic. Le modèle dynamique non linéaire de la pile est proposé, en considérant les composants auxiliaires. En termes d’estimation de paramètre, une approche non linéaire est développée pour concevoir des observateurs basés sur le modèle non linéaire de Takagi-Sugeno afin de parvenir à une estimation plus robuste. Les observateurs peuvent remplacer les capteurs de débit massique dont l’instrumentation est chère et difficile d’implémenter pour la mesure du débit massique. En utilisant de tels observateurs pour développer des algorithmes pour le diagnostic, la durée de vie de l’empilement de piles à combustible peut être prolongée. Une méthode simple de diagnostic basée sur un observateur PI pour l’estimation d’état et de défaut du capteur a été étudiée. Le deuxième objectif sur des algorithmes non linéaires embarqués, agit sur le potentiel de l’utilisation de systèmes embarqués de petite échelle pour des tâches complexes, réduisant ainsi le coût et la taille physique du système. Plus précisément, l’utilisation de l’approche de Takagi-Sugeno dans les applications embarquées a été développée. Différentes solutions pour les observateurs embarqués ont été fournies. Le dernier objectif concerne les tests de ces algorithmes embarqués pour des piles à combustible dans une architecture HIL, avec le logiciel professionnel AMESim et Matlab dans un environnement d’exploitation Windows. Une pile à combustible réelle a été utilisée afin de prouve l’efficacité de notre approche The thesis contributes to the observer and diagnosis design for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells using Takagi-Sugeno theory. There are three research objectives in this thesis. First is focused on modeling, estimation and diagnostics. The dynamic nonlinear model of PEMFCs is proposed, which considers the auxiliary components. In terms of parameter estimation for PEMFCs, a nonlinear approach is developed to design observers based on the nonlinear Takagi-Sugeno model in order to achieve a more robust estimation. The observers can replace the mass flow sensors which results in getting rid of expensive and cumbersome to install instrumentation for measurement of mass flow rates. By using such observers to develop algorithms for diagnosis, the fuel cell stack’s life can be prolonged. A simple method of diagnostic based on PI observer for state and sensor fault detection has been investigated. The second topic on embedding nonlinear algorithms, acts upon the potential of using small scaled embedded systems for complex tasks, thus reducing cost and physical size of the automatic system. More precisely the use of the Takagi-Sugeno approach in embedded applications is investigated. Different solutions for embedded observers have been provided. The last topic was the testing of these embedded solutions for fuel cell system in a Hardware In the Loop architecture, based on the professional software AMESim and Matlab for a Windows operating system. A real Fuel Cell has been used in order to prove the effectiveness of our approach

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Houchati, Mohamed Ikbal. "Mobilité des atomes d'oxygène dans quelques oxydes pérovskites non stoichiométriques : synthèse, structure et dynamique de réseau." Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1S002.

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Abstract:

Dans cette thèse on s'intéresse à la synthèse de la phase T'-La₂CuO₄ via une série de réactions topotactiques. La réduction de la phase T-La₂CuO₄ par l'hydrure de calcium conduit à la formation d'une phase déficitaire en oxygène de type La₂CuO₃,₅, caractérisé par une alternance de coordination linéaire et planaire quadratique de Cu. L'oxydation topotactique à température modérée conduit à la formation de la phase T'-La₂CuO₄, homologue à la phase Nd₂CuO₄. Dans le cas des oxydes mixtes La₂₋ₓNdₓCuO₄, la substitution progressive d'ions de plus petite taille au lanthanide conduit à la formation de deux solutions solides, l'une de type T/O pour de faibles valeurs de x, l'autre de type T'. Le passage de la phase T vers la phase T' dans le système La₂₋ₓNdₓCuO₄ est obtenu pour une valeur de x > 0,5. L'accès à la synthèse la phase T' réalisé par une série de réactions topotactiques à température modérée, ouvre maintenant la possibilité de vérifier le concept d'expliquer les propriétés physiques entre l'ordre antiferromagnétique, conduction métallique et supraconductivité via « hole-doping » ou « electron-doping » pour les dérivés des cuprates ayant une structure T et T', et cela pour un même compose, le La₂CuO₄ In this thesis we have studied the synthesis of T'-La₂CuO₄ phase by using a series of topotactic reactions. The reduction of T -La₂CuO₄ phase by calcium hydride leads to the formation of an oxygen deficient phase (La₂CuO₃,₅ type), characterized by alternating linear and quadratic planar coordination of Cu. Topotactic oxidation at moderate temperature leads to the formation of T' -La₂CuO₄ phase, homologous to the Nd₂CuO4 phase. In the case of mixed oxides La₂₋ₓNdₓCuO₄, the gradual substitution of smaller ions at the lanthanide site led to the formation of two solid solutions, one of T/O type for small values of x, the other of T' type. The transition from T phase to T' phase in the system La₂₋ₓNdₓCuO₄ was obtained for value of x > 0. 5. This possibility to obtain the T' phase by a series of topotactic reactions at moderate temperature allows to explore the relationships between antiferromagnetic order, metallic conduction and superconductivity through hole-doping or electron-doping for cuprates having a T and T' structure, at constant stoichiometry namely, La₂CuO₄

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Goutal, Pascale. "Jeux non-coopératifs finis appliqués à la sécurité nucléaire." Paris 6, 1997. http://www.theses.fr/1997PA066362.

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Abstract:

Afin de dissuader les eventuels detournements de matieres nucleaires, un inspecteur est charge d'effectuer un certain nombre d'inspections dans une installation nucleaire. Deux inspections ont lieu a des dates fixes et connues de l'inspecteur et d'un eventuel detourneur. Entre les deux dates, un nombre limite d'inspections peuvent etre decidees par l'inspecteur. Nous supposons qu'un detournement est toujours detecte lors de l'inspection suivante. L'inspecteur cherche a minimiser le temps de detection et l'eventuel detourneur a le maximiser. Les jeux d'inspections sont etudies en deux temps. Nous considerons d'abord differentes familles de jeux d'inspection, et nous nous interessons tout particulierement aux jeux admettant une structure recursive. Ensuite, nous elaborons un jeu a information incomplete repondant aux donnees du probleme pose et realisons un logiciel, nomme jadis, permettant d'obtenir des strategies optimales d'inspection sur un grand nombre de periodes. Le jeu peut alors etre etudie sur un nombre de periodes suffisamment large pour confirmer le fait que l'information incomplete permet de reduire le temps de detection d'un detournement. Un second type de jeu est egalement etudie, le jeu d'infiltration, qui consiste en une poursuite-evasion sur un graphe de plusieurs arcs reliant deux noeuds. Un agent infiltrant doit se rendre de l'un de ces deux noeuds a l'autre sans etre intercepte par un gardien. Differents contextes de surveillance sont etudies.

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Shahin, Ahmed Eid Moussa. "Contribution à l’optimisation des structures de conversion DC/DC non isolées." Electronic Thesis or Diss., Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL045N.

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Abstract:

Dans ce mémoire, nous avons étudié les convertisseurs d’interface permettant l’interconnexion d’une source basse tension non linéaire et d’un bus DC moyenne tension. La source choisie, pour l’étude, était une pile à combustible de type PEM. La structure de puissance retenue correspondant à la mise en cascade d’un convertisseur entrelacé en entrée et d’un convertisseur trois niveaux en sortie. Afin de dimensionner au mieux le convertisseur global, nous avons proposé un modèle analytique permettant de connaitre l’ensemble des pertes dans le système en fonction du point de fonctionnement et de ses paramètres. Nous avons montré que l’ensemble des pertes dans le convertisseur peut être modélisé par deux résistances non linéaires dont l’estimation est possible à partir des modèles moyens du convertisseur. Une commande basée sur le concept de platitude des systèmes différentiels a été utilisée pour assurer les différentes contraintes du système tout en obtenant des propriétés dynamiques élevées en asservissement et en régulation. Dans la dernière partie du mémoire, nous nous sommes intéressés aux solutions permettant de satisfaire les contraintes sur le taux d’ondulation de courant en entrée du convertisseur. Nous avons proposé et dimensionné une nouvelle structure de convertisseur permettant de supprimer les ondulations de courant générées par le convertisseur de puissance. Ce filtre actif se connecte en parallèle avec le convertisseur de puissance. Des résultats expérimentaux ont permis de montrer que le taux d’ondulation de courant d’un convertisseur élévateur a été réduit, le taux d’ondulation de courant passant de 23.3% à 1.9% In this thesis, we studied interface converters enabling the interconnection of a low voltage nonlinear source and a medium voltage DC bus. The source selected for the study was a fuel cell PEM. The chosen power architecture corresponds to a cascaded structure constituted with an interleaved Boost converter at input stage and a three-level Boost converter at output stage. To design the converter, we proposed an analytical model to know the total losses in the system according to the operating point and its parameters. We showed that all losses in the converter can be modeled by two nonlinear resistors. An estimation of these resistors, deduced from average model of the converter, is developed. A control based on the concept of differential systems flatness has been used for the proposed converter structure. It allows taking into account the different system constraints. High dynamic properties as regard to external perturbations or parameters variations are achieved. In the last part of the thesis, we investigate solutions to respect the constraints on the rate of input current ripple. We propose a new active filtering converter connected in parallel with the power one. We have shown that the ripple current of a boost converter was reduced, the ripple current being reduced from 23.3% to 1.9%

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Shahin, Ahmed Eid Moussa. "Contribution à l’optimisation des structures de conversion DC/DC non isolées." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL045N/document.

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Abstract:

Dans ce mémoire, nous avons étudié les convertisseurs d’interface permettant l’interconnexion d’une source basse tension non linéaire et d’un bus DC moyenne tension. La source choisie, pour l’étude, était une pile à combustible de type PEM. La structure de puissance retenue correspondant à la mise en cascade d’un convertisseur entrelacé en entrée et d’un convertisseur trois niveaux en sortie. Afin de dimensionner au mieux le convertisseur global, nous avons proposé un modèle analytique permettant de connaitre l’ensemble des pertes dans le système en fonction du point de fonctionnement et de ses paramètres. Nous avons montré que l’ensemble des pertes dans le convertisseur peut être modélisé par deux résistances non linéaires dont l’estimation est possible à partir des modèles moyens du convertisseur. Une commande basée sur le concept de platitude des systèmes différentiels a été utilisée pour assurer les différentes contraintes du système tout en obtenant des propriétés dynamiques élevées en asservissement et en régulation. Dans la dernière partie du mémoire, nous nous sommes intéressés aux solutions permettant de satisfaire les contraintes sur le taux d’ondulation de courant en entrée du convertisseur. Nous avons proposé et dimensionné une nouvelle structure de convertisseur permettant de supprimer les ondulations de courant générées par le convertisseur de puissance. Ce filtre actif se connecte en parallèle avec le convertisseur de puissance. Des résultats expérimentaux ont permis de montrer que le taux d’ondulation de courant d’un convertisseur élévateur a été réduit, le taux d’ondulation de courant passant de 23.3% à 1.9% In this thesis, we studied interface converters enabling the interconnection of a low voltage nonlinear source and a medium voltage DC bus. The source selected for the study was a fuel cell PEM. The chosen power architecture corresponds to a cascaded structure constituted with an interleaved Boost converter at input stage and a three-level Boost converter at output stage. To design the converter, we proposed an analytical model to know the total losses in the system according to the operating point and its parameters. We showed that all losses in the converter can be modeled by two nonlinear resistors. An estimation of these resistors, deduced from average model of the converter, is developed. A control based on the concept of differential systems flatness has been used for the proposed converter structure. It allows taking into account the different system constraints. High dynamic properties as regard to external perturbations or parameters variations are achieved. In the last part of the thesis, we investigate solutions to respect the constraints on the rate of input current ripple. We propose a new active filtering converter connected in parallel with the power one. We have shown that the ripple current of a boost converter was reduced, the ripple current being reduced from 23.3% to 1.9%

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Jha, Mayank Shekhar. "Diagnostic et Pronostic de Systèmes Dynamiques Incertains dans un contexte Bond Graph." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2015. http://www.theses.fr/2015ECLI0027/document.

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Abstract:

Cette thèse développe des approches pour le diagnostic et le pronostic de systèmes dynamiques incertains en utilisant la technique de modélisation Bond Graph (BG). Tout d'abord, une représentation par intervalles des incertitudes paramétriques et de mesures est intégrée à un modèle BG-LFT (Linear Fractional Transformation). Une méthode de détection robuste de défaut est développée en utilisant les règles de l'arithmétique d'intervalle pour la génération de seuils robustes et adaptatifs sur les résidus nominaux. La méthode est validée en temps réel sur un système de générateur de vapeur.Deuxièmement, une nouvelle méthodologie de pronostic hybride est développée en utilisant les Relations de Redondance Analytique déduites d'un modèle BG et les Filtres Particulaires. Une estimation de l'état courant du paramètre candidat pour le pronostic est obtenue en termes probabilistes. La prédiction de la durée de vie résiduelle est atteinte en termes probabilistes. Les incertitudes associées aux mesures bruitées, les conditions environnementales, etc. sont gérées efficacement. La méthode est validée en temps réel sur un système mécatronique incertain.Enfin, la méthodologie de pronostic développée est mise en œuvre et validée pour le suivi efficace de la santé d'un sous-système électrochimique d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) industrielle à l’aide de données de dégradation réelles This thesis develops the approaches for diagnostics and prognostics of uncertain dynamic systems in Bond Graph (BG) modeling framework. Firstly, properties of Interval Arithmetic (IA) and BG in Linear Fractional Transformation, are integrated for representation of parametric and measurement uncertainties on an uncertain BG model. Robust fault detection methodology is developed by utilizing the rules of IA for the generation of adaptive interval valued thresholds over the nominal residuals. The method is validated in real time on an uncertain and highly complex steam generator system.Secondly, a novel hybrid prognostic methodology is developed using BG derived Analytical Redundancy Relationships and Particle Filtering algorithms. Estimations of the current state of health of a system parameter and the associated hidden parameters are achieved in probabilistic terms. Prediction of the Remaining Useful Life (RUL) of the system parameter is also achieved in probabilistic terms. The associated uncertainties arising out of noisy measurements, environmental conditions etc. are effectively managed to produce a reliable prediction of RUL with suitable confidence bounds. The method is validated in real time on an uncertain mechatronic system.Thirdly, the prognostic methodology is validated and implemented on the electrical electro-chemical subsystem of an industrial Proton Exchange Membrane Fuel Cell. A BG of the latter is utilized which is suited for diagnostics and prognostics. The hybrid prognostic methodology is validated, involving real degradation data sets

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Barbié, Laureline. "Raffinement de maillage multi-grille local en vue de la simulation 3D du combustible nucléaire des Réacteurs à Eau sous Pression." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4742.

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Abstract:

Le but de cette étude est d'améliorer les performances, en termes d'espace mémoire et de temps de calcul, des simulations actuelles de l'Interaction mécanique Pastille-Gaine (IPG), phénomène complexe pouvant avoir lieu lors de fortes montées en puissance dans les réacteurs à eau sous pression. Parmi les méthodes de raffinement de maillage, méthodes permettant de simuler efficacement des singularités locales, une approche multi-grille locale a été choisie car elle présente l'intérêt de pouvoir utiliser le solveur en boîte noire tout en ayant un faible nombre de degrés de liberté à traiter par niveau. La méthode Local Defect Correction (LDC), adaptée à une discrétisation de type éléments finis, a tout d'abord été analysée et vérifiée en élasticité linéaire, sur des configurations issues de l'IPG, car son utilisation en mécanique des solides est peu répandue. Différentes stratégies concernant la mise en oeuvre pratique de l'algorithme multi-niveaux ont également été comparées. La combinaison de la méthode LDC et de l'estimateur d'erreur a posteriori de Zienkiewicz-Zhu, permettant d'automatiser la détection des zones à raffiner, a ensuite été testée. Les performances obtenues sur des cas bidimensionnels et tridimensionnels sont très satisfaisantes, l'algorithme proposé se montrant plus performant que des méthodes de raffinement h-adaptatives. Enfin, l'algorithme a été étendu à des problèmes mécaniques non linéaires. Les questions d'un raffinement espace/temps mais aussi de la transmission des conditions initiales lors du remaillage ont entre autres été abordées. Les premiers résultats obtenus sont encourageants et démontrent l'intérêt de la méthode LDC pour des calculs d'IPG The aim of this study is to improve the performances, in terms of memory space and computational time, of the current modelling of the Pellet-Cladding mechanical Interaction (PCI),complex phenomenon which may occurs during high power rises in pressurised water reactors. Among the mesh refinement methods - methods dedicated to efficiently treat local singularities - a local multi-grid approach was selected because it enables the use of a black-box solver while dealing few degrees of freedom at each level. The Local Defect Correction (LDC) method, well suited to a finite element discretisation, was first analysed and checked in linear elasticity, on configurations resulting from the PCI, since its use in solid mechanics is little widespread. Various strategies concerning the implementation of the multilevel algorithm were also compared. Coupling the LDC method with the Zienkiewicz-Zhu a posteriori error estimator in orderto automatically detect the zones to be refined, was then tested. Performances obtained on two-dimensional and three-dimensional cases are very satisfactory, since the algorithm proposed is more efficient than h-adaptive refinement methods. Lastly, the LDC algorithm was extended to nonlinear mechanics. Space/time refinement as well as transmission of the initial conditions during the remeshing step were looked at. The first results obtained are encouraging and show the interest of using the LDC method for PCI modelling

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Sacadura, Jean-Christian. "Etude expérimentale des flammes non-prémélangées hydrogène-oxygène. Caractérisation des champs dynamiques et scalaires." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES045.

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Abstract:

Les flammes non-prémélangées hydrogène-oxygène stabilisées sur des injecteurs de type coaxial ont été étudiées. La technique de vélocimétrie Doppler laser a été utilisée pour caractériser les champs dynamiques. La tomographie laser a permis de visualiser la structure interne du jet d'oxygène. Les mesures des composantes de vitesse et des fluctuations associées réalisées sur trois injecteurs différents ont révélé l'existence de trois zones principales dans les flammes non-prémélangées hydrogène-oxygène : -la zone du jet d'oxygène -la zone de réaction -la zone d'expansion les effets de la température sur l'augmentation de la vitesse et sur l'atténuation ou la production de la turbulence ont été mis en évidence. Parallèlement les visualisations du jet d'oxygène ont montré l'influence de la turbulence de l'écoulement sur la structure globale de la flamme. La dissymétrie des profils moyens de fluorescence, nous a permis de calculer le coefficient d'atténuation et de déduire le coefficient d'absorption. Les valeurs moyennes du OH dans la flamme ont contribué à l'estimation de la population du niveau pompé et de la concentration totale du radical OH intégré sur la zone de réaction.

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Barbié, Lauréline. "Raffinement de maillage multi-grille local en vue de la simulation 3D du combustible nucléaire des Réacteurs à Eau sous Pression." Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00926550.

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Abstract:

Le but de cette étude est d'améliorer les performances, en termes d'espace mémoire et de temps de calcul, des simulations actuelles de l'Interaction mécanique Pastille-Gaine (IPG), phénomène complexe pouvant avoir lieu lors de fortes montées en puissance dans les réacteurs à eau sous pression. Parmi les méthodes de raffinement de maillage, méthodes permettant de simuler efficacement des singularités locales, une approche multi-grille locale a été choisie car elle présente l'intérêt de pouvoir utiliser le solveur en boîte noire tout en ayant un faible nombre de degrés de liberté à traiter par niveau. La méthode Local Defect Correction (LDC), adaptée à une discrétisation de type éléments finis, a tout d'abord été analysée et vérifiée en élasticité linéaire, sur des configurations issues de l'IPG, car son utilisation en mécanique des solides est peu répandue. Différentes stratégies concernant la mise en oeuvre pratique de l'algorithme multi-niveaux ont également été comparées. La combinaison de la méthode LDC et de l'estimateur d'erreur a posteriori de Zienkiewicz-Zhu, permettant d'automatiser la détection des zones à raffiner, a ensuite été testée. Les performances obtenues sur des cas bidimensionnels et tridimensionnels sont très satisfaisantes, l'algorithme proposé se montrant plus performant que des méthodes de raffinement h-adaptatives. Enfin, l'algorithme a été étendu à des problèmes mécaniques non linéaires. Les questions d'un raffinement espace/temps mais aussi de la transmission des conditions initiales lors du remaillage ont entre autres été abordées. Les premiers résultats obtenus sont encourageants et démontrent l'intérêt de la méthode LDC pour des calculs d'IPG.

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Virot, Florent. "Contribution à l'étude expérimentale et numérique du régime hélicoïdal de détonation dans les systèmes H2, CH4, C2H6–O2 dilués ou non par N2 ou Ar." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443884.

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Abstract:

Les détonations des mélanges gazeux CnHm/O2 (n ≥ 0) fortement dilués par un gaz inerte ainsi que les mélanges CnHm (n ≥ 0) avec l'oxydant NO2 présentent une loi de libération d'énergie chimique non monotone constituée de deux étapes réactionnelles globales plus ou moins séparées. A chaque longueur chimique caractéristique L est associée une structure cellulaire dont la largeur de cellule lambda est proportionnelle à L. L'objectif de ce travail est de comprendre, pour les applications en lien avec la sécurité d'utilisation de ces compostions notamment, l'influence de la loi de libération de l'énergie chimique de ces mélanges sur le régime hélicoïdal (limite) de propagation stationnaire des détonations dans les tubes de diamètre d obtenu lorsque lambda ≈ pi d. L'étude expérimentale, concernant les combustibles H2, CH4 et C2H6 mélangés avec O2 dilués ou non par N2 ou Ar, montre que la plage de pression initiale où le régime hélicoïdal est établi dépend étroitement de l'importance relative de la deuxième étape exothermique par rapport à la première. Les simulations numériques 3D utilisant un code hydrodynamique Eulérien et une modélisation de la loi de production chimique en une ou deux étapes globales s'accordent qualitativement aux résultats expérimentaux en obtenant le régime hélicoïdal pour chaque structure cellulaire (lambda pour les mélanges où la libération d'énergie chimique s'effectue en une seule étape ; lambda_1 et lambda_2 dans le cas d'une double structure).

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Chuang, Wei Hsu, and 莊偉旭. "Study on Plasma Vitrification of Combustible and Non-Combustible Hazardous Waste Surrogates." Thesis, 1998. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/77492704553270375156.

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Huang, I.-Jen, and 黃怡仁. "Study on Plasma Treatment of Combustible and Non-Combustible Hazardous Medical Waste Surrogates." Thesis, 1997. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/96431452240675165464.

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Abstract:

碩士 國立海洋大學 材料工程研究所 85 Various mixed medical waste surrogates have been vitrified by a plasma system built at Institute of Nuclear Energy Research (INER) in Taiwan,Republic of China.Characterizations of vitrified slag were carried out in order to evaluate the effectiveness of an plasma heating used in the INER system. After vitrification ,a monolithic metal nugget separated from the vitrified slag,as a result of the gravity effect.The vitrified slag consisted of mostly amorphous state of SiO2, which in turn dissolved other minor constituents from waste feeds and crucible container.In the slag,dispersive metal-bearing second phases in different shapes were observed.Due to their insoluble nature,these phases were embedded in the slag matrix and no macroscopic segregation was detected.This observation indicates the presence of mixing state during the vitrification treatment.The formation of second phases was closely related to the metallic waste treated,as evidenced by the increased slag densities for the high metallic feed samples.Leachability analysis results revealed the encapsulation of these second phases by the slag matrix was very effective.Therefore,with optimal feed compositions and mixing action by external stirring coils,the plasma heating condition used in this study is satisfactory for the thermal vitrification of combustible and non-combustible hazardous medical waste.

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Dissertations / Theses on the topic 'Non-combustible'

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