Academic literature on the topic 'Membranes hétérogènes'

Une étude microbiologique et chimique a été menée pendant un an sur les eaux de sources et de puits de Yaoundé (Cameroun). Les analyses microbiologiques ont été faites suivant la technique des membranes filtrantes, et les analyses chimiques, suivant les techniques analytiques usuelles. Les abondances maximales mensuelles de Pseudomonas aeruginosa et de Aeromonas hydrophila varient respectivement de 1 à 22x103 UFC.100 ml-1 d'eau, et de 1 à 7,8x103 UFC.100 ml-1. Ces abondances bactériennes subissent d'amples fluctuations spatio-temporelles. Les eaux de sources et de puits analysées sont faiblement bicarbonatées, douces et présentent une minéralisation faible à moyenne. Le pH varie de 3 à 5 et les concentrations en CO2 dissous, de 300 à 532 mg.l-1. Un bon nombre des caractéristiques chimiques de ces eaux est relativement stable au cours du temps, en dépit des fluctuations spatiales apparentes. Le degré de corrélation entre les paramètres chimiques et la dynamique d'abondance des bactéries isolées, est hétérogène. Cela est nettement plus marqué dans les eaux de puits, en raison des conséquences de l'exploitation humaine de ces eaux, à l'origine d'apports allochtones divers.

Les conditions d’alimentation des volailles constituent un modèle extrême à la fois de simplification (un seul aliment) et de sophistication (caractéristiques nombreuses contrôlées avec rigueur). Spécifique des oiseaux, le picorage est une activité complexe dont l’analyse est nécessaire à la compréhension des méthodes de mesures de la préhensibilité. Le poussin sort de l’oeuf grâce à son bec. Sa première activité après la naissance est de picorer. Il acquiert, plus ou moins rapidement selon sa vitesse de croissance, une sélectivité pour les particules alimentaires qui induisent des renforcements sensoriels et métaboliques. Le picorage alimentaire est une activité discontinue, anticipée, hétérogène et sélective. Le rythme des accès à l’aliment est le résultat d’une adaptation de l’animal à son environnement plutôt que le reflet intangible d’une régulation interne de l’appétit. L’observation vidéo ralentie du picorage confirme que la tête est immobile pendant les deux tiers du temps, ce qui permet l’observation des particules. La particule touchée ou saisie est choisie avant le coup de bec qui s’effectue membrane nictitante fermée. La majorité des coups de bec ne saisissent pas d’aliment mais sont exploratoires et font partie d’un besoin global d’ "activités du bec". La force du coup de bec peut être mesurée sur une balance ultra-rapide. La force et le rythme du picorage varient selon la nature des particules consommées. Trois mesures permettent de caractériser rapidement la préhensibilité d’un aliment : la "vitesse" d’ingestion (quantité consommée / temps passé), le rythme de picorage (nombre de coups de bec / temps passé) et l’efficacité d’un coup de bec (quantité consommée / nombre de coups de bec). Ces mesures pourront par la suite être affinées en distinguant coups de becs exploratoires ou consommateurs et en mesurant la force d’un coup de bec. Au poulailler, le temps passé à consommer peut être évalué par comptage répété du nombre de volailles à la mangeoire sur un ou plusieurs sites du bâtiment. D’autres informations comme les interactions sociales pendant un accès à la mangeoire ou le picorage du sol rapidement après, sont de indicateurs potentiels de difficultés d’adaptation à l’aliment. Les mesures de préhensibilité chez les volailles contribueront à une caractérisation physique précise des particules alimentaires qui complétera les connaissances nutritionnelles actuelles qui sont surtout biochimiques.

L’objectif de ce travail est d’étudier l’état de vieillissement d’une membrane d’osmose inverse (OI) usagée prélevée en Mauritanie sur une unité de dessalement installée par la coopération canarienne à Teichitt dans le parc national du banc d’Arguin et de lui appliquer une démarche d’autopsie. L’usure de la membrane est caractérisée par une augmentation significative de la perméabilité hydraulique (25 % d’augmentation) et une diminution de la rétention en sels (10 % à 30 % de diminution). Un modèle de transfert de matière de type diffusion-convection permet de montrer l’augmentation du caractère convectif du transfert, lorsque la pression transmembranaire augmente et en particulier au-delà de 15 bars. Ainsi, l’usure de la membrane d’OI induit son rapprochement vers un transfert de matière combiné de solubilisation-diffusion/convection, typique d’une opération de nanofiltration (NF). L’analyse topographique par AFM de la surface de la membrane usagée en comparaison de la membrane neuve laisse apparaître des « cavités » à plusieurs endroits de la surface usagée traduisant la dégradation physique de celle-ci. De plus, la rugosité de surface de la membrane usagée avec 74 nm est apparue supérieure à celle de la membrane neuve avec 54 nm, ce qui nous informe de la présence de matières colmatantes, dont la nature reste encore à déterminer. Par contre, l’étude de la dégradation chimique des membranes usagées et neuves par la détermination de leur point isoélectrique (PIE) à partir d’une mesure de potentiel d’écoulement transmembranaire ne montre pas de modifications significatives de ce paramètre (PIE = 2,5), preuve de la non-dégradation chimique interne de la membrane. Enfin, les résultats d’une étude statistique préliminaire sont présentés. Celle-ci consiste à évaluer l’hétérogénéité de l’usure en matière de perméabilité hydraulique et de rétention d’une solution de NaCl 0,1 M à 15 bars et 19 °C, pour six coupons différents pris sur les trois feuilles de membranes constituant le module d’osmose inverse usagé. Une tendance se dégage, elle montre en particulier que l’usure est hétérogène, non seulement au sein d’une même feuille de membrane, mais aussi au sein des différentes membranes constituant le module. En résumé, il est observé pour la première fois qu’une vieille membrane d’OI employée pendant deux années pour le dessalement d’eau de mer, dans les conditions d’utilisation sahariennes en Mauritanie (sans pré-traitements), acquiert une microporosité qui lui confère les propriétés d’une membrane de nanofiltration.

Les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEM) représentent une technologie prometteuse pour répondre au besoin de stocker l’énergie provenant de sources renouvelables et intermittentes telles que le solaire et l’éolien. L’hydrogène vert produit par cette technologie peut répondre aux besoins des industries déjà consommatrices d’hydrogène ou être utilisé au sein de nouvelles applications comme les voitures à piles à combustible. Afin de continuer le déploiement des électrolyseurs PEM, il est nécessaire d’augmenter leur durée de vie et leur surface active unitaire. Hors sur de grandes surfaces actives, des hétérogénéités de fonctionnement liées à la distribution de gaz/eau, de courant et de température peuvent apparaître. L’objectif de ce travail est de caractériser les mécanismes de vieillissement et les hétérogénéités qui ont un impact négatif sur les performances de l’électrolyseur. Pour ce faire, une cellule segmentée permettant de mesurer les densités de courant et les potentiels locaux a été développée. Différentes couches poreuses en titane (PTLs) ont été caractérisées et leur influence sur le transport de charges électriques et de matière a été analysée. Cela a permis d’identifier des problèmes liés à la variation de leur microstructure le long de l’électrolyseur. De plus, un modèle décrivant la résistance de contact entre la couche catalytique et la PTL a été proposé. La température au niveau de la membrane a été estimée en utilisant une méthode innovante qui repose sur l’utilisation de la spectroscopie d’impédance électrochimique. Cette méthode a permis de caractériser les différences de température avec l’eau circulant dans les canaux entre l’entrée et la sortie de la cellule. Enfin, un protocole de vieillissement accéléré a été développé et l’influence de l’opération intermittente a été étudiée. Un seuil critique de potentiel qui accélère le vieillissement a été identifié et les récupérations de performances liées aux chutes de potentiels périodiques ont été caractérisées
Proton Exchange Membrane (PEM) electrolysis is among the best solutions to store energy from intermittent power sources such as solar and wind. The green hydrogen produced by this technology can meet the needs of industries that already consume hydrogen or can be used for new applications such as fuel cell cars. To continue the deployment of PEM electrolyzers, it is necessary to increase their lifetime and the active surface area of cells. By doing this, operating heterogeneities related to the distribution of gas/water, current and temperature may appear. This work aims to characterize the aging mechanisms and the heterogeneities that have a negative impact on the performance of the electrolyzer. A segmented cell for measuring local current densities and local potentials was developed. Different titanium porous transport layers (PTLs) were characterized and their influence on the transport of electrical charges and gas/water has been analyzed, which allowed identifying problems related to the variation of PTL microstructure along the electrolyzer. Also, a model describing the contact resistance between the catalyst layer and the PTL was proposed. The membrane temperature between the inlet and the outlet of the cell was estimated with an innovative method based on the electrochemical impedance spectroscopy. This method allowed characterizing the temperature differences with the water circulating in the channels as a function of current density. An accelerated stress protocol was developed and the influence of intermittent operation was studied. A critical potential threshold that accelerates aging was identified and performance recoveries linked to periodic drop of the cell potential were observed

Ce travail a pour but d'etudier les proprietes electrocatalytiques d'un depot metallique sur une membrane ceramique et d'evaluer son activite en catalyse heterogene. Deux methodes de depot ont ete utilisees pour ce travail : la methode d'impregnation echange (rh#i#m#p et pt#i#m#p) et la methode dite de reduction-precipitation (au#r#p, pt#r#p, pd#r#p, (au-pd)#r#p). Les depots utilises en electrocatalyse ont tous ete prepares par reduction-precipitation car cette methode permet d'avoir une couche metallique solide, poreuse et continue, capable de collecter le courant electrique, ce qui est indispensable pour les mesures electrochimiques (voltammetrie cycliques). Pour etudier les reactions avec introduction controlee d'un reactif c'est la reaction d'hydrogenation du toluene qui a ete choisie comme modele, et pour les reactions a equilibre limite c'est la reaction de deshydrogenation du methylcyclohexane (mch) qui a ete retenue. Nous avons utilise la reaction d'hydrogenation du toluene comme reaction test pour pouvoir evaluer la surface metallique active de nos membranes par comparaison avec l'activite de catalyseurs conventionnels bien caracterises. Les resultats obtenus en deshydrogenation du methylcyclohexane (mch) montrent que l'utilisation d'un reacteur catalytique a membrane (rcm) est plus efficace qu'un reacteur conventionnel. Trois types de membrane ont ete utilises en catalyse heterogene : rh#r#p, rh#i#m#p et pt#i#m#p. Ce sont les membranes impregnees qui sont les plus actives.

Le rendement de l'oxydeshydrogenation du propane (odhp) est limite par l'oxydation secondaire du propene en oxydes de carbone. Un developpement industriel impliquerait de nouveaux materiaux ou de nouvelles technologies. Des catalyseurs conventionnels optimises vmgo prepares a partir de sels ont ete compares a des catalyseurs originaux, synthetises par methode sol-gel a partir d'alcoxydes metalliques. Un gain de rendement en propene est obtenu sous conditions stationnaires. Cependant, il est montre que ces performances ne dependent pas d'une phase cristalline particuliere, mais seulement de la dispersion d'unites tetraedriques de vanadium de surface. Un inventaire des differents phenomenes dynamiques de cette reaction (cycle catalytique, evolution structurale en cycle d'oxydo-reduction, migration/diffusion des especes) a ete realise en combinant caracterisation ex- et in-situ (exafs, drx, hrem, conductivite electrique) et cinetiques stationnaires et non stationnaires (tap, ssitka). Pour le cycle catalytique, l'etape limitante d'activation du propane induit une constante de temps d'environ 0,05s. En revanche, les cycles d'oxydo-reduction transitoires (alternance de reduction sous propane et d'oxydation sous oxygene) sont controles par la restructuration de la phase active : phase amorphe vo 4 3 /spinelle mgv 2o 4 pour la couche deposee sur magnesie (constante de temps de 100s environ) et phase orthovanadate mg 3v 2o 8/spinelle mgv 2o 4 pour la phase massique cristallisee (constante de temps d'environ 1000s). En couplant la reaction en lit fixe avec un systeme membranaire d'addition controlee d'oxygene, seul un gain tres limite de rendement a pu etre obtenu. En revanche, l'augmentation non negligeable de la selectivite en propene (30%) en regime non stationnaire et une constante de temps des cycles redox bien adaptee dans le cas des nouveaux catalyseurs alcoxydes (dispersion elevee du vanadium) laissent envisager une application industrielle en reacteur a lit circulant.

La deshydrogenation oxydante du propane (odhp) a ete etudiee sur des catalyseurs vmgo. Les effets de la teneur en vanadium et de la temperature de calcination sont explores par le biais d'une caracterisation physico-chimique des solides (in situ irtf, xps, rpe, rmn, uv-vis, meb, drx, conductivite electrique, microcalorimetrie) dans des conditions aussi proches que possible de celles de la reaction. Cette etude a demontre qu'un optimum de performance catalytique correspondait a des proprietes acido-basiques equilibrees, a une forte concentration de lacunes anioniques et a un potentiel redox rapide et reversible. Il est aussi propose que les defauts de surface participent directement a la constitution des sites actifs. Le mecanisme de l'odhp a ete etudie sur le solide vmgo optimise par des techniques (non-) stationnaires (ssitk, tap). Un schema mecanistique de type mars - van krevelen est propose. Le site actif resulterait d'une association d'oxygene de reseau, d'ions de vanadium et de lacunes anioniques. Ce site unique peut presenter 4 etats distincts: oxyde (v#5#+-@-o#2#-), reduit (v#4#+-@), peroxyde (o#--v#5#+-o#-) et hydroxyle (v#4#+-@-oh#-). La voie selective pour la formation du propene implique les sites oxydes. L'activation du propane sur les sites peroxydes resulterait a la formation d'un intermediaire de type propoxy, et mene a la formation des co#x. L'oxydation secondaire du propene en co#x sur les sites oxydes, en competition avec l'activation selective du propane, est egalement consideree. Un modele cinetique detaille de la reaction a ete etabli sur la base de ce schema mecanistique. Les parametres cinetiques ont ete estimes et valides statistiquement. Enfin, la potentialite d'un reacteur a membranes pour l'odhp a ete exploree. Une augmentation du rendement en propene est observee avec le reacteur hybride a membrane zeolithique

Les piles à combustible sont une technologie en pleine expansion dans le domaine du transport automobile.Les membranes polymères les plus utilisées actuellement dans ces systèmes sont celles à base de Nafion.Leur principal point faible se trouve dans leurs performances limitées au-delà de 80°C, où la membranedevient défaillante et l'eau ne peut plus assurer la conduction protonique. Le projet EUBECELL se proposede résoudre ce problème en mettant au point un système de pile à combustible fonctionnant à l'éthanol et àplus de 120°C. Cette thèse s'inscrit dans ce projet et se concentre sur l'élaboration de nouvelles membranespolymères conductrices de protons. Deux voies sont envisagées : l'amélioration des propriétés du Nafion àhaute température et le remplacement du Nafion par un polymère haute performance auquel on donne uneconductivité.L'amélioration du Nafion se fait par l'ajout de conducteurs liquides ioniques protiques (CLIPs), produitsayant donc une conductivité protonique venant s'ajouter à celle du Nafion. Un premier CLIP est synthétisé,caractérisé puis ajouté au Nafion et les performances des membranes obtenues mesurées. Les résultatsencourageants obtenus incitent à synthétiser d'autres CLIPs à partir de la même amine et en variant le contreion.D'autres mélanges Nafion-CLIPs sont ainsi synthétisés et caractérisés.Les polymères hautes performances étudiés ici pour remplacer le Nafion sont dans un premier temps despolysulfones sulfonées. Les polysulfones étant des polymères qui résistent aux températures élevées et lasulfonation leur donnant une conductivité. Pour conserver de meilleures propriétés après sulfonation, nousprocédons à une extrusion du film polymère suivi d'une sulfonation. Nous mettons donc au point unprotocole de sulfonation hétérogène. Les membranes obtenues sont ensuite caractérisées et leursperformances mesurées. Dans un deuxième temps nous travaillons sur des membranes macroporeuses, àforte tenue mécanique, que nous remplissons avec les CLIPs utilisés auparavant. Les membranes sont alorsaussi caractérisées et leurs performances mesurées
Fuel cells are an ever-expanding technology in the field of automotive transport. The polymer membranesthat are currently the most widely used are Nafion-based membranes. Their weakest point is their drastic lossof performances beyond the threshold of 80°C, where the membranes fails and water cannot ensure protonconduction anymore. The EUBECELLproject sets to achieve making a fuel cell system functioning above120°C and using ethanol as a fuel. This thesis is part of the project and focus on elaborating new protonconductingpolymer membranes. Two main ways are explored: improving the performances of Nafion athigh temperature and replacing Nafion with conductivity-added high-performance polymers.Improving Nafion's performances is achieved by adding proton conducting ionic liquids (PCILs), productsthat have a proton conductivity that adds to Nafion's own. A first PCIL is synthesized, characterized and thenadded to Nafion, the resulting membranes' performances then measured. The encouraging results that weobtain makes us synthesize more PCILs, from the same amine than the first, varying the counter-ion. OtherNafion-PCIL mixes are made and then characterized.The high-performance polymer investigated for replacing Nafion are, first, sulfonated polysulfones.Polysulfones are high-temperature resistant polymers and sulfonation gives them conductivity. To keep betterproperties after the sulfonation, we proceed to extrude the films before sulfonating them. We elaborate anheterogeneous sulfonation protocol for them. The resulting membranes are then characterized and theirperformances measured. Second, we work on macroporous membranes, with high mechanical strength,which we fill with the PCILs that we previously used. The membranes are then also characterized and theirperformances measured

Les matériaux « coeur-coquille » composés d’une nanoparticule métallique encapsulée à l'intérieur de coquilles inorganiques (oxydes, carbone …) attirent de plus en plus l'attention par leurs propriétés particulières, en particulier dans le domaine de la catalyse. Les particules métalliques sont protégées par la coquille, qui empêche entre autres le frittage et la croissance des particules à haute température. Cependant, les coquilles sont généralement méso à macroporeuses et elles ne peuvent pas jouer le rôle de tamis moléculaire pour les molécules de taille nanométrique. En revanche, les zéolithes sont des solides cristallins microporeux dont les pores bien définis permettent une forte discrimination des réactifs basée sur la taille, la forme ou leur coefficient de diffusion. L’objectif de cette thèse visait à la synthèse de catalyseurs de type coeur-coquille dans lesquels la coquille est une zéolite microporeuse de structure MFI (silicalite-1 et ZSM-5), le coeur étant soit une particule de métal noble (Au, Ag, Pt, Pd), soit des alliages de ces différents métaux, soit enfin un métal de transition (Co, Ni, Cu). Ces catalyseurs ont été appliqués dans des réactions d'hydrogénation sélective (aromatiques substitués) et l'oxydation sélective de CO en présence d'hydrocarbures. Nous avons ainsi montré que la coquille zéolithique, tout en protégeant les particules du frittage, modifie la sélectivité des réactions en interdisant aux réactifs volumineux d’atteindre les sites catalytiques
Nanostructured yolk-shell materials, which consist of metal nanoparticle cores encapsulated inside hollow shells, attract more and more attention in material science and catalyst applications during the last two decades. Metal particles are usually highly mono-dispersed in size and isolated from each other by the shell, which prevents growth by sintering at high temperature. Because they are generally made of meso/macroporous oxides or amorphous carbon, shells cannot carry out molecular sieve-type separation of molecules at the nanometric scale. The aim of the present thesis was to synthesize yolk-shell catalyst with microporous zeolite shells (silicalite-1 and ZSM-5), containing noble (Au, Pt, Pd) transition (Co, Ni, Cu) and alloy metal nanoparticles. Zeolites are crystalline microporous solids with well-defined pores capable of discriminating nanometric reactants on the basis of size, shape and diffusion rate. Zeolite-based yolk-shell catalysts have been applied in selective hydrogenation (toluene and mesitylene) and oxidation (CO) reactions in the presence of hydrocarbons. Zeolite shells not only plaid a key role as membranes, thus changing selectivities as compared to conventional supported catalysts, but they also protected metal nanoparticles from sintering under reaction conditions

Les réacteurs à membrane sont présents dans de nombreux sujets d'études (biotechnologie, biomédical, chimie des procédés). En catalyse hétérogène, ils permettent de regrouper en une seule opération unitaire, la réaction et la séparation. Dans le cas du couplage oxydant (déshydrodimérisation oxydante) du propène, sur catalyseurs à base d'oxyde de bismuth, l'utilisation d'un tel réacteur associé à une membrane catalytique inorganique est particulièrement adaptée. En effet, la séparation des réactifs permet d'éviter toute explosion et diminue les réactions de dégradation en COx au profit de la formation de dimères. De plus, l'oxygène nécessaire à la réaction est présent dans la membrane (oxyde de bismuth dopé par Ba, La, Ce, Eu, Er, V et Nb) qui est régénérée par l'oxygène gazeux grâce à la conductivité ionique élevée de ces catalyseurs. Les solides ont été caractérisés à l'état de poudre par leur structure (DRX), leur texture (BET et granulométrie) et leur réactivité (TPR). Le dopage augmente la température de réduction mais diminue sa vitesse. De plus, il réduit la température de réoxydation mais aussi la vitesse correspondante. Les membranes réalisées par compactage des catalyseurs en poudre ont été analysées. Leur conductivité électrique élevée est essentiellement ionique, impliquant la diffusion ionique de l'oxygène à travers la membrane. Leur texture, étudiée par prosimétrie et MEB, est poreuse et laisse donc l'oxygène moléculaire diffuser. L'analyse par MEB montre la présence de bismuth métallique et confirme ainsi que la vitesse de réduction du catalyseur est plus grande que celle de sa réoxydation. Les membranes ont été testées sur un banc catalytique (analyse des effluents par CPG). L'influence de plusieurs paramètres (température de réaction, pression d'oxygène et nature du catalyseur) a été examinée. Les résultats ont révélé que les catalyseurs dopés aux lanthanides sont les plus performants avec un rendement en dimères qui diminue selon : Ce > La > Er > Eu. Enfin, ces propriétés catalytiques ont été corrélées aux caractéristiques structurales des solides.

Introduction : La procédure chirurgicale implantaire en présence d’os de densité hétérogène présente de réelles difficultés techniques en raison de la déviation des instruments de forage, de taraudage et d’insertion depuis l’os de densité é levée vers l’os de densité faible. L’objectif de cette communication consiste à valider la pertinence de la chirurgie guidée en présence de crêtes prémaxillaires reconstituées par apposition d’os autogène cortical membraneux en raison de l’importante différence de densité constatée entre le site receveur et le greffon. Matériel et méthodes : Une étude rétrospective observationnelle est réalisée sur 20 scanners de cas cliniques ayant bénéficié d’appositions vestibulaires membraneuses (10 appositions d’os pariétal et 10 appositions d’os mandibulaire postérieur). L’ensemble des scanners ont été réalisés entre le 5eme et le 7eme mois post-opératoire (coupes axiales de 0,625mm espacées de 0,5mm. Scanner Low Dose GE Optima). Toutes les analyses de densité ont été réalisées à l’aide du logiciel SIMPLANT PRO 17 (Dentsplysirona). Résultat : La densité osseuse moyenne observée au sein des greffes pariétales est de 1798,20 UH. Celle observée au sein des greffes mandibulaire postérieure est de 1956,80 UH. L’Os spongieux du site receveur maxillaire présente quant à lui une densité moyenne de 560 UH. Cette étude densitométrique confirme au prémaxillaire la différence de densité significative entre l’os greffé par apposition vestibulaire et l’os résiduel de la crête atrophiée (3.3 pour l’os pariétal et 3.4 pour l’os mandibulaire postérieur). Discussion : Ces résultats confirment l’importante différence des densités au sein des crêtes fines reconstruites à l’aide d’os cortical membraneux. Compte-tenu des phénomènes provoqués de déviation des instruments de forage, de taraudage et d’insertion, la mise en place des implants doit être réalisée en chirurgie guidée afin d’assurer le contrôle exact de leur positionnement et de leur axe d’insertion.