Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Système de réservoirs d'hydrogène“

Un réacteur de 10 litres, automatisé pour la culture continue en anaérobiose de bactéries photosynthétiques, a été réalisé et mis au point. Ce réacteur parfaitement agité a été utilisé dans différentes conditions de fonctionnement en système fermé (batch), en système semi-ouvert (atouts de substrats concentrés en discontinu), en système ouvert (chémostat) avec et sans recyclage de la biomasse, afin d'étudier la consommation, par les bactéries, d'un substrat carboné, le lactate. La production d'hydrogène par la bactérie photosynthétique Rhodobacter capsulatus, souche B10, résultant de la dégradation du lactate, est optimale pour des cultures en continu diluées, limitées en source azotée. Ainsi, à un taux de dilution de 0,04 h-1, avec 5 mM glutamate dans le milieu nutritif, la densité bactérienne étant de 2,1 è 660 nm, on a observé une production continue moyenne de 65 ml • h-1• l-1 pendant une période de 200 heures. Pour des concentrations bactériennes élevées, la limitation d'énergie lumineuse entrain une perte d'activité nitrogénase et, de ce fait, une chute de la production d'hydrogène.

Le but de ce travail est d’établir une méthodologie de modélisation d’un système de production d’hydrogène par électrolyse. L’électricité est fournie par un panneau photovoltaïque. Nous posons l’équation décrivant le comportement électrique d’un panneau, et nous proposons une méthode pour la détermination des différentes grandeurs qui nous permettrons de simuler le comportement du panneau à différentes conditions opératoires. Nous décrivons aussi le comportement électrique d’un électrolyseur PEM, et nous établissons les équations nécessaires pour prévoir la production d’hydrogène du système Module-Electrolyseur en utilisant des données mesurés d’irradiation solaire, et température ambiante.

La qualité et la quantité d'eau fournie par le réservoir d'eau affectent directement la vie quotidienne des gens. La plupart des réservoirs d'eau traditionnels utilisent une détection manuelle, ce qui entraîne une faible précision des informations qui aideront les utilisateurs à prendre des décisions éclairées sur la régulation du niveau d'eau. Afin d'assurer la sécurité et la continuité de l'approvisionnement en eau des réservoirs, cet article propose un système de surveillance du niveau d’un réservoir d'eau basés utilisant un microcontrôleur pour détecter automatiquement les niveaux d'eau. Les outils utilisés sont le capteur ultrasons pour surveiller respectivement le niveau d'eau du réservoir d'eau, un nodeMCU pour transmet les données au afin d’ afficher le niveau d’eau sur L’écran LCD et à distance via un smartphone. Le système peut contrôler automatiquement le niveau d'eau et déclencher une alarme lorsque le niveau d’eau est élevé.

Le travail a eu pour but d'étudier l'efficacité de la photolyse du peroxyde d'hydrogène sur la dégradation de quelques composés organochlorés aliphatiques saturés (chiorométhanes et chloroéthanes) en milieu aqueux (pH 7,5). Les expériences ont été réalisées en réacteur statique, avec une Lampe basse pression à vapeur de mercure et avec des concentrations initiales en produit chloré de l'ordre de 10-6 mol l-1 et en H202 comprises entre 10-5 et 10-3 mol L-. Les résultats montrent que le système H202/UV peut oxyder les composés organochlorés étudiés à l'exception des composés ne possédant pas d'atome d'hydrogène (CCL4 et C2 CL6). Les rendements d'oxydation obtenus avec Le réacteur utilisé dépendent du temps de réaction, de la concentration initiale en H202, du flux photonique et peuvent être nettement diminués par la présence de pièges à radicaux (ions bicarbonates) dans le milieu réactionnel. Par ailleurs, une étude cinétique de la photolyse du peroxyde d'hydrogène en absence de matière organique est également présentée.

Les caractéristiques hydrogéochimiques des réservoirs profonds du domaine alpin occidental sont abordées par le biais du système hydrominéral d'Allevard (France). Le volume des données et la variabilité des caractéristiques qui en découle, permettent de considérer cette source comme un exemple représentatif des sources thermominérales du domaine alpin occidental. L'étude combinée de ces données relatives à l'hydrochimie, à la géochimie isotopique, à la présence de gaz et d'éléments traces, confrontées au contexte fissural et structural des réservoirs, permet une approche cohérente des circulations profondes. On propose en conclusion un modèle qui pourrait être généralisé aux systèmes thermominéraux situés dans un contexte structural comparable (front de chevauchement des massifs cristallins externes; front de chevauchement briançonnais) et présentant un faciès semblable (eaux chloro-sulfatées). Ce modèle tient compte de mélanges entre eaux d'origine superficielle et/ou semi-profondes et d'eaux d'origine profonde.

En rendant aléatoires les intrants du modèle déterministe en cascade de réservoirs linéaires de Nash-Dooge, on obtient des modèles linéaires stochastiques adaptés aux petits bassins, qui peuvent être formulés comme des systèmes dynamiques stochastiques linéaires simples représentés par des équations différentielles stochastiques (EDS). Les processus du système, la précipitation et les pertes dues à l'évapotranspiration (cette dernière étant considérée comme un intrant négatif), sont respectivement modélisés par un processus composé de Poisson et par un bruit blanc gaussien à moyenne nulle superposé à une moyenne déterministe. Pour la réponse superficielle et la réponse souterraine, on propose des modèles stochastiques en cascades de Nash-Dooge à n réservoirs linéaires égaux et à deux réservoirs en parallèle. Des travaux récents sur la genèse des débits ont conduit à mettre au point un modèle dynamique grossier, plus plausible conceptuellement, formé de régimes à réponse rapide et à réponse lente parallèles. Ce modèle est élaboré en attribuant au réservoir lent toutes les pertes d'évapotranspiration, les fluctuations de celle-ci étant modélisées par un bruit gaussien coloré à moyenne nulle et en rationalisant un modèle d'infiltration linéarisé fonction d'un écoulement à régime lent précédant une précipitation. En fait, cette contribution vise à donner une portée plus générale à la théorie déterministe de Nash-Dooge basée sur l'hydrogramme unitaire, afin de l'étendre à une théorie linéaire stochastique de réponse d'un bassin.

Une solution aqueuse tamponnée par des phosphates (pH initial - 8) dopée en isoproturon (N- (isopropyl-4-phényl)-N-N'-diméthylurée) (~ 20 mg 1-1), a été oxydée par le système perozone, combinant l'ozone et le peroxyde d'hydrogène dans un rapport molaire de 0,5 à 0,6 moles de H2O2 par mole d'ozone. Les disparitions du composé parent, du carbone organique total (COT), du carbone total (CT) et de la consommation d'ozone, ont été suivies au cours de l'oxydation. Les premiers sous-produits d'oxydation, ceux susceptibles de conserver une formulation moléculaire proche de celle du composé initial, et par conséquent de posséder encore une activité toxique, ont été isolés et caractérisés par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Il a été trouvé que l'isoproturon requiert un taux d'oxydation molaire de 10 moles d'ozone par mole d'isoproturon introduit, pour obtenir une élimination complète de cet herbicide. En revanche, le COT n'est pratiquement pas minéralisé, même avec de très forts taux d'ozone, ce qui indique la présence dans le milieu de sous-produits rémanents. La plupart des premiers sous-produits d'oxydation détectés conservent le cycle aromatique dans leur structure, et au moins un atome d'azote, et sont présents à des concentrations significatives. Ces composés semblent aussi réactifs que l'isoproturon vis-à-vis de la perozonation puisqu'ils disparaissent lorsqu'on prolonge l'oxydation. De plus, l'identification de ces sous-produits laisse supposer que l'attaque des radicaux hydroxyles générés par le procédé perozone, entraîne la rupture d'une liaison C-N ou d'une liaison C-H, conduisant à la formation de composés oxygénés.

Les virus influenza aviaires hautement pathogènes (IAHP) de clade 2.3.4.4b ont la particularité de causer des signes cliniques et de la mortalité chez les espèces réservoirs, dont les canards. Au cours de leur diffusion dans l’organisme, ils semblent avoir un tropisme fort pour le système nerveux central, causant ainsi des troubles neurologiques. Les observations terrains indiquent que ces derniers sont peu fréquemment observés chez les gallinacés. À l’aide d’infections expérimentales in vivo et de cultures in vitro de neurones primaires d’oiseaux, une étude de l’ENVT s’est intéressée au neurotropisme d’un virus hautement pathogène H5N8 en comparant poulets et canards. D’autres études rapportent que des signes cliniques neurologiques ont également été observés chez de nombreux mammifères ayant été infectés par le virus. L’augmentation des cas chez les mammifères sauvages et domestiques met en exergue l’importance des programmes de surveillance virologique, qui permettent de s’assurer qu’un virus au potentiel pandémique n’émerge pas.

Depuis le milieu du XXe siècle, les impacts des activités humaines sur les écosystèmes sont croissants. À l’érosion de la biodiversité et au dérèglement climatique, ainsi qu’au développement de maladies chroniques que constituent l’obésité et le diabète, s’ajoute désormais la pandémie du coronavirus. Il s’agit d’un ensemble de crises environnementales ou sanitaires qui résultent pour partie de facteurs communs et dont les impacts peuvent se conjuguer et s’amplifier. Dans ce contexte inédit, nos modes de production, transformation, distribution et consommation des aliments sont particulièrement interrogés. Ils sont à l’origine d’une part importante des émissions de gaz à effet de serre, participent à la destruction de certains habitats naturels réservoirs d’agents pathogènes et contribuent à l’émergence de maladies chroniques chez l’homme. De ce fait, la nécessité d’une transition de notre système alimentaire est une idée qui fait consensus, même si le choix des changements à opérer concrètement pose de nombreuses questions. À travers une approche systémique de « santé globale », rendant compte de l’interdépendance de l’état de santé de l’Homme, des animaux et des écosystèmes dans lesquels ils évoluent, nous montrons qu’il faut prioriser aussi bien les enjeux environnementaux que de santé pour mener à bien ces arbitrages. Nous montrons qu’il est possible de faire des choix doublement vertueux pour l’environnement et la santé en transformant les modes de production, de transformation, de distribution et de consommation des aliments : réorienter l’élevage, abaisser le degré de transformation des aliments, diversifier les modes de distribution et « végétaliser » notre assiette. Ces changements participent à la territorialisation du système alimentaire.

Dans la course pour trouver des moyens de production d'hydrogène propre et bon marché, les puits d'hydrogène naturel de Bourakèbougou offrent une solution prometteuse. Non seulement l'un d'entre eux a pu être exploité avec succès pour produire de l'électricité pour le village local, mais ses vingt-quatre puits actuels offrent également une occasion unique aux géo-scientifiques de déterminer les caractéristiques des réservoirs d'hydrogène naturel, la nature des roches couvertures et les différents processus qui interviennent dans son accumulation, migration et piégeage dans les roches. Ce travail de recherche présente les études de carottage, diagraphie, géophysique et géochimie qui ont été réalisées pour mieux caractériser la nature des réservoirs d’H2 de Bourakèbougou. L’étude de la géologie régionale et de l’ensemble de la zone sur la base de l’interprétation des données de forages et des données bibliographiques a dans un premier temps été réalisée. Cela a permis de fournir une nouvelle carte géologique de la zone ainsi qu’une coupe Nord-Sud de l’ensemble du bassin. L’analyse des faciès ainsi que les données de forages ont permis de montrer qu’il existait une corrélation entre les puits stratigraphiques F1 et F2 forés en 2011 à 100 km au nord de Bourakèbougou et les puits dans la zone d’étude située plus au sud. Une structure antiforme a également été identifiée autour de Bourakèbougou. L’ensemble de ces données ont permis de valider et de fournir un modèle sédimentaire cohérent de l’ensemble de la zone. Afin d’améliorer le cadre géochronologique entre les différents événements de la zone et caractériser la succession chronologique entre les sédiments et les intrusions, des datations U/Pb ont été réalisées sur les carbonates sur Bougou-6, le puits le plus profond, et sur le puits F2. Les âges obtenus sur certains carbonates ont été largement influencés par l’intrusion de méga-sills de dolérites entre 150 et 210 Ma. Ceci est confirmé par la datation de veines issues des carbonates du réservoir principal de Bougou-6 et du puits F2. Les veines datées, notamment celle dans le réservoir principal contenant de l’H2 (Bougou-6) a donné un âge d’environ 210 Ma, ce qui correspond à la période de magmatisme dit de la Central Atlantic Magmatic Province (CAMP). Seule la datation d’un carbonate situé à 890m a donné un âge manifestement synchrone du dépôt (620 ±100 Ma). Cet âge a permis de confirmer l’âge néoprotérozoïque des sédiments et d’établir un lien avec l’événement glaciaire néoprotérozoïque survenu entre 635-710 Ma (Sturtien + Marinoen). Les analyses de carottes, imageries de puits, diagraphie, rock Eval et calcimétrie ont permis de mettre en évidence que les carbonates supérieurs dans lesquels le maximum d’H2 est accumulé correspondent majoritairement à des carbonates dolomitiques de type cap carbonates, et que l’ensemble des accumulation d’H2 se trouvaient dans des cavités karstiques (thermo-karst). Différents faciès classiques du Néoprotérozoïque ont été identifiés le long de la série, notamment des stromatolithes, des microbialites, et des diamictites. Les roches situées au-dessus du réservoir principal qui font office de couverture, principalement une dolérite, ont été caractérisées afin de savoir quel rôle elles jouaient dans le piégeage de l’H2. Non seulement les dolérites jouent un rôle important dans le piégeage par leur épaisseur cumulée, mais, plus en profondeur, la présence d’aquifères pouvait également atténuer la migration de l’H2 en le ralentissant dans sa migration vers la surface. Les analyses diagraphiques couplées aux données de production ont permis de mettre en évidence que le système hydrogène est un système dynamique qui se recharge de manière spontanée pendant la production, contrairement aux systèmes de réservoir de pétrole et de gaz. Enfin, l’analyse des données géophysiques a permis d’apporter une compréhension sur la structure globale de la zone et la signature géophysique de la phase gaz
In the race to find clean and inexpensive ways to produce hydrogen, the natural hydrogen wells of Bourakèbougou offer a promising solution. Not only has one of them been successfully exploited to generate electricity for the local village, but its current twenty-four wells also provide a unique opportunity for geoscientists to determine the key characteristics of natural hydrogen reservoirs, the nature of the cap rocks, and the various processes involved in its accumulation, migration, and trapping in the rocks. This scientific research presents core, logging, geophysical, and geochemical studies that have been conducted to better characterize the nature of Bourakèbougou's H2 reservoirs. The study of regional geology and the entire area based on drilling data interpretation and bibliographic information was initially carried out. This resulted in a new geological map of the area and a North-South cross-section of the entire basin. Facies analysis and drilling data showed a correlation between stratigraphic wells F1 and F2 drilled in 2011, 100 km north of Bourakèbougou, and the wells in the study area located further to the south. An antiform structure was also identified around Bourakèbougou. All of these data helped validate and provide a coherent sedimentary model for the entire area. To improve the geochronological framework between different events in the area and to characterize the chronological sequence between sediments and intrusions, U/Pb dating was performed on carbonates from Bougou-6, the deepest well, and well F2. The ages obtained for some carbonates were largely influenced by the intrusion of mega-sills of dolerites between 150 and 210 million years ago (Ma). This was confirmed through dating veins derived from the carbonates of the main Bougou-6 reservoir and well F2. The dated veins, especially the one in the main reservoir containing H2, provided an age of approximately 210 Ma, corresponding to the period of magmatism known as the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP). Only the dating of a carbonate located at 890m yielded an age that was clearly synchronous with the deposition (620 ± 100 Ma). This age confirmed the Neoproterozoic age of the sediments and established a connection with the Neoproterozoic glaciation event that occurred between 635-710 Ma (Sturtian + Marinoan). Core analyses, well imaging, logging, Rock Eval, and calcimetry revealed that the upper carbonates in which the highest amount of H2 is accumulated mainly consist of dolomitic cap carbonates, and all H2 accumulations are found in karstic cavities (thermokarst). Different Neoproterozoic facies were identified along the sequence, including stromatolites, microbialites, sandstones, and diamictites. The rocks located above the main reservoir, primarily dolerite, were characterized to understand their role in trapping H2. It was found that not only do the dolerites play a significant role in trapping due to their cumulative thickness, but the presence of aquifers can also attenuate H2 migration by slowing it down in its migration towards the surface. The diagraphic analyses, coupled with production data, have revealed that the hydrogen system is a dynamic system that is spontaneously recharged in H2-rich gas at the production timescale, unlike oil and gas reservoir systems. Finally, the analysis of geophysical data provided an understanding of the overall structure of the area and the gas phase geophysical signature

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la contribution à l’avancée scientifique et technologique de l'utilisation des énergies renouvelables au moyen d'un système de piles à combustible PEMFC alimenté par de l'hydrogène provenant d'un réservoir à hydrure métallique. La première partie du travail a été consacrée à la caractérisation de deux réservoirs commerciaux de cette technologie en mettant l’accent sur la dégradation de leurs performances. Des méthodes stochastiques ont été utilisées pour étudier l’impact du cyclage (charge /décharge) sur la variation des paramètres intrinsèques du des réservoirs. Dans un la deuxième partie, les résultats de cette étude ont été mis en œuvre à travers un modèle énergétique du réservoir développé sous l’environnement MATLAB /Simulink. Ce dernier modèle a fait l’objet d’une validation expérimentale grâce à un banc de test spécialement réalisé à cet effet. Le phénomène de vieillissement a été mis en évidence, apportant ainsi une avancée significative notamment en vue de l'industrialisation de ce type de solution. Finalement, le couplage thermo-fluidique entre la pile à combustible et le réservoir d'hydrure a été expérimenté, modélisé et simulé numériquement
This thesis work is part of the contribution to the scientific and technological advancement of the use of renewable energies based on a PEMFC fuel cell system powered by hydrogen from a metal hydride tank. The first part of the work was devoted to the characterisation of two commercial tanks of this technology with emphasis on their performance degradation. Stochastic methods were used to study the impact of cycling (charge/discharge) on the variation of the tanks' intrinsic parameters. In a second part, the results of this study were implemented through an energy model of the tank developed under the MATLAB /Simulink environment. The model was validated experimentally on a specially designed test bench. The ageing phenomenon was highlighted, providing a significant advance, particularly with a view to the industrialisation of this type of solution. Finally, the thermo-fluidic coupling between the fuel cell and the hydride tank was experimented, modelled and numerically simulated

Le stockage d’hydrogène est le verrou technologique pour l’utilisation de ce vecteur énergétique dans domaine du transport automobile. Les matrices poreuses en carbone sont des matériaux qui pourraient permettre de réaliser un stockage efficace. Nous avons étudié des nanostructures à porosité contrôlée, répliques carbonées de silices mésoporeuses ou de zéolithes. Nous simulons par une approche statistique les répliques de quatre zéolithes à l’échelle atomique : AlPO4-5, silicalite, FAU et EMT. Nous montrons que les faujasites induisent des structures de nanotubes interconnectés, formant des réseaux de pores nanométriques interconnectés, avec de très bonnes propriétés mécaniques pour de très faibles densités de matériaux. Nous montrons que toute phase purement carbonée ne sera d’aucun intérêt à température ambiante en comparaison avec des réservoirs classiques. Par dopage au lithium, ces matériaux peuvent en théorie stocker à 300 bars autant d’hydrogène qu’un système classique fonctionnant à 700 bars. Les résultats des capacités théoriques permettent d’envisager une application embarquée dans le domaine du transport automobile
Hydrogen storage is the key issue to envisage this gas as an energy vector in the field of transportation. Porous carbons are materials that are considered as possible candidates. We have studied well-controlled microporous carbon nanostructures, carbonaceous replicas of mesoporous ordered silica materials and zeolites. We realized numerically the atomic nanostructures of the carbon replication of four zeolites : AlPO4-5, silicalite, and Faujasite (FAU and EMT). The faujasite replicas allow nanocasting a new form of carbon cristalline solid made of tetrahedrally or hexagonally interconnected nanotubes. The pore size networks are nanometric giving to these materials optimized hydrogen molecular storage capacities. However, we demonstrate that these new carbon forms are not interesting for a room temperature efficient storage compared to the void space of a classical tank. We showed that doping with alkaline element such as lithium one could store the same quantities at 300 bars than a classical tank at 700 bars. This result is a possible route to achieve interesting performances for on-board docking systems

Les réservoirs composites de type IV utilisés pour le stockage de l’hydrogène gazeux rencontrent du succès dans les applications mobiles de la pile à combustible. Au cours de leur utilisation, ces supports de stockage sont soumis à des cycles successifs de remplissage/maintien/vidange en hydrogène. Sous des conditions spécifiques de vidange, l’apparition d’un décollement entre l’enveloppe en polyamide 6 qui assure l’étanchéité (liner) et la paroi composite, peut être observée. Ce décollement, encore appelé collapse, peut poser des problèmes de limitation à un débit de vidange lent ou à un seuil minimal de pression résiduelle du gaz sur le liner.Air Liquide a cherché à élucider expérimentalement l’influence des cycles de pression en hydrogène sur le comportement mécanique des liners en situation de collapse. Mais compte tenu des coûts très élevés des essais, l’utilisation d’un outil numérique prédictif s’avérait nécessaire. L’enjeu principal dans le développement d’un tel outil était la modélisation du comportement d’un liner collapsé sous des chargements de cyclage – fluage.L’objectif de cette thèse est de proposer une loi de comportement capable de prédire l’évolution cyclique de la déformée d’un liner en situation collapsée.Le liner est exposé à plusieurs variations de son environnement : présence d’un résidu d’humidité dans le liner après épreuve hydraulique, variations de températures générées par la compression/détente de l’hydrogène, diffusion de l’hydrogène dans le liner. Un travail préliminaire a donc consisté à évaluer l’influence de ces différents facteurs environnementaux sur la réponse mécanique du polyamide 6. Cette première étape a permis de définir un cadre de sollicitation à l’échelle du laboratoire, mais qui préserve les principales caractéristiques du collapse. Les essais de caractérisation sur éprouvette ont montré que le liner pouvait être modélisé par une loi viscoélastique multiaxiale formulée dans le cadre thermodynamique des processus irréversibles en petites déformations, faiblement couplée avec la thermique. Des modifications mineures ont été introduites pour permettre à cette loi de capter les effets du comportement en fatigue-fluage d’un liner en situation collapsé. Ces modifications ont malheureusement pénalisé l’identification manuelle et par conséquent, ont conduit à développer une stratégie d’identification spécifique. La qualité de d’identification a été évaluée dans le cadre isotherme en regardant les effets de la vitesse de la sollicitation, du niveau de contrainte et de la température. Puis, le modèle a été validé en présence de transitoires thermiques, d’abord sur éprouvette, ensuite dans un réservoir en présence d’un collapse
Hyperbaric hydrogen storage vessels of type IV are encountering success for portable applications of fuel cell. During their use, these cylindric containers undergo repeated fill in/fill out cycles of H2-gaz. Under specific fillout conditions, an emerging detachment between the sealing inner layer (liner) and the composite wall, can be observed. This layer debonding also called collapse may limit the pressure release rate of H2-vessels or increase the residual gas pressure prescribed to avoid collapse.Experimental studies have been conducted by Air Liquide at vessel scale to identify some parameters responsible for the collapse onset. But the high cost of these studies and the complexity of the operating conditions makes the use of numerical tools necessary. That led to a numerical modeling approach. The main goal in the numerical approach is to model the cyclic mechanical response of a collapsed liner under fatigue – creep loadings.In this thesis, the purpose was to develop a mechanical constitutive law able to predict the cyclic deformation of a collapsed liner subjected to hydrogen pressure cycles.The liner was subjected to several environment variations due to: (i) the presence of residual water into the liner after initial hydraulic vessel tests, (ii) the temperature changes caused by the hydrogen compression/expansion, and (iii) the hydrogen diffusion/saturation. So, a preliminary work consisted in investigating the influence of each environmental factor on the polyamide 6 mechanical response. This first step allowed to outline a loading frame at laboratory scale that preserved main characteristics of the collapse phenomenon. Characterization tests on tensile specimens revealed that the liner could be modelled by a non linear viscoelastic law written within the thermodynamic framework of the irreversible processes in small deformations, and coupled with the temperature. Minor changes were introduced to extend the model capacity to capture liner behavior effects during fatigue – creep. These changes had negative impact on the manual method of model calibration, and consequently required to develop a specific identification strategy. The identification performance was assessed in different isothermal frames through stress rate, stress level and temperature effects. Then, the calibrated model was validated by taking temperature gradients into account, firstly on a tensile specimen, secondly within a H2-vessel