Literatura académica sobre el tema "Thermo-Électricité"

Un emballage de transport et de stockage de matières radioactives comporte un polymère vinylester chargé assurant le blindage neutronique. Ce rôle de blindage repose sur la teneur en atomes d'hydrogène et de bore de ce matériau. En effet, les atomes d'hydrogène ralentissent les neutrons, ces derniers sont ensuite captés majoritairement par les atomes de bore. Pendant sa mise en service, ce matériau est soumis à trois types de vieillissement : le vieillissement hygrothermique, la thermo-oxydation ainsi que l'irradiation aux neutrons. Le but de ce travail est d'étudier les effets de ces vieillissements sur les propriétés et la composition chimique d'un matériau composite à base de matrice vinylester et de charges minérales. Les essais accélérés de vieillissement hygrothermique sont réalisés à des températures comprises entre 80°C et 140°C dans un milieu saturé en humidité. L'étude physico-chimique montre essentiellement l'extraction de prépolymère, durcisseur et oligomères non réagis ainsi que la poursuite de la réticulation. La résistance à l'hydrolyse bien connue des matrices vinylester a été confirmée. A 120°C et 140°C, la principale conséquence est la chute initiale importante des propriétés mécaniques induite par le déchaussement des charges minérales. Les essais accélérés de thermo-oxydation sont effectués à 120°C, 140°C et 160°C à la pression atmosphérique ou à une pression de 2 bars d'oxygène. Ce vieillissement induit une perte de masse et la formation d'une couche oxydée superficielle. Un modèle cinétique fondé sur le couplage réaction d'oxydation/diffusion d'oxygène a permis de calculer à long terme, le profil de concentration des produits d'oxydation, la perte de masse et la perte en atomes d'hydrogène. Quelques essais d'irradiation aux neutrons n'indiquent pas d'effet significatif sur l'état physico-chimique et le comportement mécanique du blindage neutronique.

Les cellules solaires à porteurs chauds promettent des rendements théoriques supérieurs à 66%. N´néanmoins, les dispositifs réels ont des rendements nettement inférieurs, de l’ordre de 10%. Pour comprendre cette différence, il est nécessaire de complexifier notre compréhension des cellules solaires à porteurs chauds en introduisant des effets non-idéaux. Dans cette thèse, nous étudions deux effets ≪ d’écart de température ≫: (i) l’existence d’un gradient de température dans l’absorbeur (température inhomogène) et (ii) l’existence de deux températures différentes pour les électrons et les trous. Dans le premier cas, nous proposons une description théorique du transport adaptée à cette situation particulière. Nous montrons que le transport est ambipolaire et thermoélectrique, et proposons une expression théorique pour les coefficients de transport. Ensuite, nous proposons une expérience basée sur une mesure hyperspectrale de photoluminescence en régime continu pour caractériser les coefficients de transport. Nous mesurons en particulier le coefficient Seebeck ambipolaire d’un puits quantique de (In,Ga,As)P. Dans le second cas, nous commençons par prouver que la température des électrons et des trous sont toutes deux accessibles par une simple mesure de photoluminescence en régime continu. En effet, l’absorptivité ´e d’un échantillon dépend des distributions des électrons et des trous grâce au terme de ≪ band filling ≫. Cette technique nécessite que l’échantillon soit soumis à une excitation intense, de sorte que les électrons et les trous soient dans un régime dégénère. Enfin, nous avons étudié l’impact de ces deux effets sur l’opération des cellules `a porteurs chauds. Nous avons d’abord calcul ´e le voltage d’une cellule sujette à l’un ou l’autre de ces deux effets d’écart de température, et montré qu’ils sont identiques. Ensuite, nous avons montré que la différence de température entre les électrons et les trous (à température effective fixée) conduit `a une augmentation de l’efficacité de la cellule, de l’ordre de 1 `a 2 points maximum. Cet effet ´ étant limité, il n’est pas nécessaire de caractériser avec précision la température des électrons et des trous, la connaissance de la température effective semble suffisante
Hot-carrier solar cells promise theoretical efficiencies exceeding 66%. However, actual devicesexhibit significantly lower efficiencies, around 10%. To understand this discrepancy, it is necessary to complicate our understanding of hot-carrier solar cells by introducing non-ideal effects. In this thesis, we study two “uneven temperature” effects: (i) the existence of a temperature gradient within the absorber (inhomogeneous temperature) and (ii) the existence of two different temperatures for electrons and holes. In the first case, we propose a theoretical description of transport adapted to this specific situation. We show that the transport is ambipolar and thermoelectric, and we propose a theoretical expression for the transport coefficients. Next, we suggest an experiment based on hyperspectral photoluminescence imaging in steady-state to characterize transport coefficients. In particular, we measure the ambipolar Seebeck coefficient of an (In,Ga,As)P quantum well. In the second case, we begin by proving that electron and hole temperatures s are both accessible through steady-state photoluminescence spectroscopy. Indeed, the absorptivity of a sample depends on the distributions of electrons and holes due to the ”band filling” effect. This technique requires that the sample be subjected to intense excitation, ensuring that the electrons and holes are in a degenerate regime. Finally, we studied the impact of these two uneven temperature effects on the operation of hot-carrier solar cells. We first calculated the voltage of a cell subject to either of these effects and showed that they result in identical cell voltage. We then demonstrated that the temperature difference between electrons and holes (at a fixed effective temperature) leads to an increase in cell efficiency, by about 1 to 2 points maximum. This effect being limited, precise characterization of electron and hole temperatures is unnecessary to design hot-carrier solar cells

Cette thèse a pour objet l'étude de la fiabilité de modules de puissance triphasés à IGBTs 200 A - 600 V, destinés à la construction d'onduleurs de traction pour des applications automobiles hybrides ou électriques. Ces travaux visent à évaluer la tenue de ces modules de puissance en régime de cyclage thermique actif à hautes température, en mettant l'accent sur leur résistance à la fatigue thermomécanique. Deux approches complémentaires ont été mises en oeuvre dans ce but: tests de vieillissement accéléré et modélisation numérique. Une compagne d'essais de vieillissement par cyclage actif a été menée avec des profils de température variés, définis par la température ambiante et la variation de température de jonction des IGBTs, utilisés comme facteurs d'accélération des contraintes. Au cours de ces tests, les composants ont électriquement fonctionné dans des conditions semblables à une application réelle (commande MLI). L'objectif était d'identifier les modes de défaillance, d'estimer l'influence des facteurs d'accélération du vieillissement, et d'évaluer la pertinence des indicateurs de défaillance classiques dans ces conditions de stress thermiques sévères. Aussi, afin de mieux comprendre les mécanismes de défaillance responsables de la fatigue de l'assemblage des modules considérés, une modélisation thermomécanique visant à déterminer l'impact des modèles de comportement mécanique sur la durée de vie estimée des brasures, a été développée. La réponse de l'assemblage à des contraintes de cyclage actif similaires à celles appliquées durant les essais a été évaluée par analyse numérique. Les différentes lois de comportement ont été comparées en termes de contraintes, déformations plastiques, et densité d'énergie plastique dans les brasures
This thesis is dedicated to reliability investigations led on three-phase 200~A~--~600~V IGBT power modules, designed for building drive inverters for hybrid or electric automotive traction applications. The objective was to evaluate the durability of the studied modules when they withstand power cycling in high temperature environments, and especially their resistance to thermo-mechanical fatigue. Two complementary approaches were considered: accelerated aging experiments and numerical modeling.A series of power cycling tests was carried out over a large range of temperature profiles, defined by the ambient temperature and IGBT junction temperature excursion. These quantities are used as thermal stress acceleration factors. Those experiments were led in realistic electrical conditions (PWM control scheme). They aimed at identifying the failure modes of the target devices, assessing the impact of the acceleration factors on their aging process, and evaluating the suitability of standard aging indicators as damage precursors in such harsh loading conditions. Besides, to better understand the failure mechanisms governing the fatigue life of the modules assembly, a thermo-mechanical modeling focusing on solder joints was built. Our simulation efforts concentrated on the appraisal of constitutive modeling effects on solder joints lifetime estimation. Numerical analysis of the assembly response to power cycling in similar operating conditions as practiced in experiments were performed. Behavior laws were then compared on stress, plastic strain, and strain energy density developed within the joints

Dans le domaine ferroviaire de nombreux incidents ont montré le problème de l'échauffement de la caténaire au droit du contact avec le pantographe durant le captage de courant à l'arrêt. L'échauffement à l'interface pantographe/caténaire peut entraîner la rupture du fil de contact de la caténaire. Le travail présenté dans cette étude, issu de la collaboration entre la SNCF et l'institut FEMTO-ST, vise à améliorer la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu. L'objectif à terme est d'anticiper une maintenance coûteuse comme le remplacement du fil de contact. Un modèle électrothermique 2D transitoire du fil de contact a été développé et couplé à un modèle thermique 1D transitoire pour obtenir une modélisation quasi 3D. La modélisation, alimentée par des données expérimentales, permet de déterminer la répartition du courant électrique et donc la production de chaleur interne. Une modélisation électrothermique de la bande vient compléter le système
In the railroad and trains domain, many incidents show the main problem of overheating of the catenary at the contact with the pantograph when the train was stopped whereas all the electrical systems of the train should nevertheless be fed. Analysis of these incidents has shown that the overheating of the interface catenary-pantograph during the ream conditioning was sometimes at the origin of the break of the contact wire. In order to forecast such very expensive problems for the company, the French National Railway Company (SNCF) and the research institute FEMTO-ST carried out theoretical and experimental studies to better understand this phenomenon. First a quasi 3D transient electrothermal modeling tool has been developed for the contact wire. It has also permitted to estimate the distribution of current in the wire in order to obtain the internal heat power generation. An electrothermal modelisation of the strip complete the system. Finally the heat transfer equation in the wire with particular boundary conditions has been solved in all the finite differences network thanks to the Euler's implicit method

Le développement technologique des systèmes énergétiques a fait naitre un nouveau concept de procédé dit « thermo-hydraulique ». La présente thèse fait l’objet d’étude du procédé thermo-hydraulique « CAPILI » et ses différentes applications en particulier la production d’électricité pour l’habitat individuel et pour l’exploitation de l’énergie thermique des mers. Une évaluation préliminaire en quasi statique des performances de ce nouveau procédé CAPILI a été menée suivie d’une étude en régime de fonctionnement fortement dynamique, basée sur les systèmes équivalents de Gibbs. Cette étude dynamique a permis d’évaluer précisément les performances, de rendre compte d’une façon très robuste du comportement dynamique du procédé et de réaliser un dimensionnement des différents composants du procédé. Après la mis en œuvre de la première maquette du procédé CAPILI et la validation des résultats expérimentaux, le comportement dynamique d’une centrale CAPILI-ETM de petite puissance de l’ordre de 10kWe a été modélisé
Energy systems technology development has been born a new so-called “thermo-hydraulic”. This present thesis manuscript studies the new Thermo-hydraulic process CAPILI and its respective applications especially the production of electricity for houses and for Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC). The performance of the new process CAPILI have been evaluated firstly on steady state; and secondly by a dynamic study based on equivalent Gibbs system which was performed to evaluate more precisely the performance of such engine and optimize its different components. Finally after the implementation of a simplified experimental CAPILI engine and the validation of the different results, the dynamic behavior and the performances of a small CAPILI-OTEC plant, of about 10kWe, have been simulated