Littérature scientifique sur le sujet « Gaz – Effets des hautes températures »

La production de bétail fait partie de la culture des peuples et est importante pour la nutrition et le bien-être humain. Cependant, le bétail d'élevage conventionnel est une source de gaz à effet de serre (Ges). La séquestration du carbone dans la végétation et les sols peut être améliorée tandis que les émissions de Ges peuvent diminuer avec le pâturage contrôlé, des espèces fourragères appropriées, et l'utilisation de systèmes sylvopastoraux (Sps) combinant arbres, arbustes et pâturages. En outre, les Sps favorisent l'adaptation au changement climatique avec les effets améliorateurs des arbres sur les températures de l'air qui limitent le dessèchement des pâturages et améliorent le bien-être et la productivité des animaux. Plusieurs types de Sps sont très répandus dans les paysages agricoles de l'Amérique latine. Dans les Sps intensifs (Isps), comprenant des banques de fourrage avec des espèces ligneuses plantées à haute densité, les rendements sont supérieurs à l'élevage conventionnel, en raison d'une plus grande densité de bétail et du gain de poids plus élevé des animaux. Les recherches en Colombie, au Nicaragua et au Costa Rica montrent que les Sps ont plus de carbone dans la biomasse aérienne et dans les sols que dans les pâturages dégradés. Dans les Sps, le bois des arbres fruitiers, plantés ou de régénération naturelle, augmente les stocks de carbone et les taux de séquestration. Les espèces arborées locales peuvent être utilisées dans les Sps avec de bons résultats en termes de productivité, de restauration des sols, de séquestration du carbone et de conservation de la biodiversité. L'utilisation de Sps contribue à la séquestration du carbone dans les arbres et dans les sols, tandis que l'établissement des plantations forestières et la conservation des forêts secondaires augmentent la séquestration et le stockage du carbone à l'échelle du paysage. Les Sps et surtout les Isps peuvent contribuer à atténuer le changement climatique car ils peuvent avoir un bilan Ges positif. En Amérique latine, les Isps aux résultats positifs ont été adaptés à des niveaux régionaux. Des mesures incitatives telles que le paiement des services environnementaux ainsi que l'assistance technique peuvent stimuler l'adoption des Sps contribuant ainsi à l'atténuation du changement climatique tout en préservant les moyens de subsistance en milieu rural.

Le tilapia du Nil est une espèce aquacole majeure dont la gamétogénèse est fortement modulée par la température. Ainsi, de nombreux travaux ont été consacrés à l’étude de l’influence des traitements thermiques sur la spermatogénèse chez cette espèce. Le présent article a pour objectif de faire un état des connaissances de l’influence de la température sur la spermatogénèse chez le tilapia du Nil. Les connaissances disponibles sur l’organisation testiculaire, l’évolution des cellules germinales et le rôle des cellules somatiques chez le tilapia de Nil ont d’abord été présentées. Les travaux relatifs aux effets de la température sur la spermatogénèse chez cette espèce ont ensuite été synthétisés à quatre niveaux à savoir l’influence des basses températures (≤ 20°C), les hautes températures (35°C) chez les mâles matures, les hautes températures de masculinisation (36°C) et les hautes températures stérilisantes (37°C). Les différents travaux concordent avec le fait que les basses températures compromettent l’évolution de la spermatogénèse chez le tilapia du Nil tandis que les hautes températures accélèrent la spermatogénèse chez les mâles matures. Il ressort également que l’influence des traitements thermiques d’inversions sexuelles ou de stérilisations sur les cellules germinales, serait corrélée avec la variabilité inter ou intra souche de la thermosensibilité de la différenciation sexuelle. English title: Influence of temperature on Nile tilapia spermatogenesis, Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758): a synthesis Temperature highly modulates gametogenesis of a Nile tilapia which is the major aquaculture species. Many studies have therefore been devoted to studying the influence of thermal treatments on spermatogenesis in this species. This article reviews what is known about the influence of temperature on spermatogenesis in Nile tilapia. Available knowledge on the testicular organization, germ cells evolution and the role of somatic cells in Nile tilapia was first presented. Studies on the effect of temperature on spermatogenesis in this species was then synthesized at four levels, namely the influence of low temperatures (≤ 20°C), high temperatures (35°C) in mature males, masculinization high temperatures (36°C) and high sterilizing temperatures (37°C). The various studies were consistent with the fact that low temperatures compromise the evolution of spermatogenesis in Nile tilapia, while high temperatures accelerate spermatogenesis in mature males. It is also evident that influence of heat treatments for sexual inversion or sterilization would be correlated with inter or intra-strain variability of thermosensivity in sexual differentiation.

L'Arctique est la région du globe qui s'est réchauffée le plus vite au cours des trente dernières années, avec une augmentation de la température de surface environ deux fois plus rapide que pour la moyenne globale. Le déclin de la banquise arctique observé depuis le début de l'ère satellitaire et attribué principalement à l'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre aurait joué un rôle important dans cette amplification des températures au pôle. Cette fonte importante des glaces arctiques, qui devrait s'accélérer dans les décennies à venir, pourrait modifier les vents en haute altitude et potentiellement avoir un impact sur le climat des moyennes latitudes. L'étendue de la banquise arctique varie considérablement d'une saison à l'autre, d'une année à l'autre, d'une décennie à l'autre. Améliorer notre capacité à prévoir ces variations nécessite de comprendre, observer et modéliser les interactions entre la banquise et les autres composantes du système Terre, telles que l'océan, l'atmosphère ou la biosphère, à différentes échelles de temps. La réalisation de prévisions saisonnières de la banquise arctique est très récente comparée aux prévisions du temps ou aux prévisions saisonnières de paramètres météorologiques (température, précipitation). Les résultats ayant émergé au cours des dix dernières années mettent en évidence l'importance des observations de l'épaisseur de la glace de mer pour prévoir l'évolution de la banquise estivale plusieurs mois à l'avance. Surface temperatures over the Arctic region have been increasing twice as fast as global mean temperatures, a phenomenon known as arctic amplification. One main contributor to this polar warming is the large decline of Arctic sea ice observed since the beginning of satellite observations, which has been attributed to the increase of greenhouse gases. The acceleration of Arctic sea ice loss that is projected for the coming decades could modify the upper level atmospheric circulation yielding climate impacts up to the mid-latitudes. There is considerable variability in the spatial extent of ice cover on seasonal, interannual and decadal time scales. Better understanding, observing and modelling the interactions between sea ice and the other components of the climate system is key for improved predictions of Arctic sea ice in the future. Running operational-like seasonal predictions of Arctic sea ice is a quite recent effort compared to weather predictions or seasonal predictions of atmospheric fields like temperature or precipitation. Recent results stress the importance of sea ice thickness observations to improve seasonal predictions of Arctic sea ice conditions during summer.

This paper is focused on reviewing the three key pillars of climate-smart agriculture (CSA) in relation to livestock production (i.e., increased productivity, mitigation of greenhouse gases emissions and adaptation to climate change) while exploring the development intervention options for Nigerian livestock farmers. The most serious impacts of climate change are anticipated in grazing systems because of their dependence on climatic conditions and the natural resource base, and their limited adaptation opportunities. Impacts are expected to be most severe in arid and semi-arid grazing systems at low latitudes, where higher temperatures and lower rainfall are expected to reduce yields on range lands and increase land degradation. The dual pathways of responses between climate change and livestock production activities were depicted in this review. It is of note that climate change as a natural phenomenon works on the principle of causes and effect. The actions and in-actions of man will dictate the type of results obtainable in his immediate environment. Means by which livestock farmers can mitigate the GHGs and adapt to the effect of climate changes were discussed in this paper. Concerted efforts at ameliorating the effect of climate change on livestock production are needed. The smart options for rearing livestock are capable of mitigating the attendant effect of production activities of the stocks, reducing the stress obtainable from altered environment and ensuring food security. Nigeria as a country will need to evolve policies that will ensure promotion and subsequent adoptions of technologies that are smart in terms of increasing productivity of farm animals, reducing emissions of GHG and positively altering the effect of climate change. Cet article se concentre sur l'examen des trois piliers clés de l'agriculture intelligente face au climat (ASC) en relation avec la production animale (c.-à-d. Augmentation de la productivité, atténuation des émissions de gaz à effet de serre et adaptation au changement climatique) tout en explorant les options d'intervention de développement pour les éleveurs nigérians. Les impacts les plus graves du changement climatique sont anticipés dans les systèmes de pâturage en raison de leur dépendance aux conditions climatiques et de la base de ressources naturelles, et de leurs possibilités d'adaptation limitées. Les impacts devraient être les plus graves dans les systèmes de pâturage arides et semi-arides à basses latitudes, où des températures plus élevées et des précipitations plus faibles devraient réduire les rendements sur les pâturages et augmenter la dégradation des terres. Les doubles voies de réponses entre le changement climatique et les activités de production animale ont été décrites dans cette revue. Il est à noter que le changement climatique en tant que phénomène naturel fonctionne sur le principe des causes et des effets. Les actions et les in-actions de l'homme dicteront le type de résultats pouvant être obtenus dans son environnement immédiat. Les moyens par lesquels les éleveurs peuvent atténuer les GES et s'adapter aux effets des changements climatiques ont été discutés dans ce document. Des efforts concertés pour atténuer les effets du changement climatique sur la production animale sont nécessaires. Les options intelligentes pour l'élevage du bétail sont capables d'atténuer l'effet connexe des activités de production des stocks, de réduire le stress résultant de l'altération de l'environnement et d'assurer la sécurité alimentaire. Le Nigéria, en tant que pays, devra élaborer des politiques qui assureront la promotion et l'adoption ultérieure de technologies intelligentes en termes d'augmentation de la productivité des animaux d'élevage, de réduction des émissions de GES et de modification positive des effets du changement climatique.

Les différentes catastrophes survenues en milieu urbain au Cameroun récemment, mettent en exergue les désormais dangers permanents qui pèsent sur les habitants. On note une augmentation des extrêmes : de hautes températures, des perturbations des régimes pluvieux et la récurrence des vents violents. Certains de ces effets sont amplifiés par la géographie contraignante de plusieurs villes et par l’influence anthropique sur l’environnement. En effet, d’une part les sites de plusieurs villes camerounaises ont soit des reliefs accidentés qui favorisent l’érosion des terrains, soit des configurations planes qui limitent l’évacuation gravitaire de l’eau de ruissellement. D’autre part, la croissance urbaine rapide et la prolifération des bidonvilles qui couvrent près de 65 à 70% de la superficie urbaine, usent plus rapidement les ouvrages et infrastructures d’assainissement urbaines lorsqu’ils existent dus à l’imperméabilisation accélérée et continue du sol urbain ainsi qu’à la mauvaise gestion des déchets. L’urgence de trouver des solutions durables à ce phénomène est désormais sans équivoque. Elle nécessite un encadrement normatif inclusif plus performant que celui actuellement en vigueur, qui amène le pays vers la résilience. The disasters that’ve occurred recently in urban areas in Cameroon, highlight the permanent dangers weighing on the inhabitants. There is an increase in extremes climate parameters: high temperatures, rainfall disturbances and the recurrence of gales. Some of these effects are amplified by both the constraining relief of several cities and human influence on the environment. In fact, on the one hand, the sites of several Cameroonian cities either have rugged reliefs that promote land erosion, or flat configurations that limit the gravity discharge of runoff water. On the other hand, the rapid urban growth and the proliferation of slums which cover nearly 65 to 70% of the urban area, wear out more quickly the works and urban sanitation infrastructures when they exist due to the accelerated and continuous waterproofing soil in addition to the poor waste management. The urgency to find lasting solutions to this phenomenon is now unequivocal. It requires an inclusive normative framework that is more effective than that currently in force, which brings the country towards resilience.

Dans un contexte économique incertain et face à des demandes sociétales de plus en plus pressantes, les filières animales ont des défis majeurs à relever : assurer leur compétitivité et la viabilité économique des élevages ens’adaptant à l’ouverture des marchés et à une plus grande volatilité des prix ; reconstruire un modèle social en repensant l’acceptabilité de l’élevage et le métier d’éleveur ; produire des aménités reconnues par la société enlimitant les effets négatifs sur l’environnement et en qualifiant les services écosystémiques et patrimoniaux produits par les activités d’élevage. Répondre à ces enjeux nécessite de mettre en place de nouveaux modes de partenariats entre les acteurs. Le Groupement d’Intérêt Scientifique (GIS) « Elevages Demain » crée en 2010 (www.gis-elevages-demain.org) et dédié aux systèmes de production animale (ruminants, porcs et volailles) à hautes performances économiques,environnementales et sociétales, rassemble quatorze partenaires de la recherche, du développement et des filières professionnelles. Cette démarche s’inscrit dans la volonté de l’ensemble des acteurs des filières animales derépondre ensemble aux défis posés à l’élevage afin de proposer de nouveaux modèles productifs, économiquement viables, respectueux de l’environnement et socialement acceptables et équitables, en un mot : durables. Lesorganismes initiateurs du GIS « Elevages Demain » se fixent donc comme objectif de définir les conditions d’une meilleure compatibilité entre les différentes catégories de performances (techniques, économiques, environnementales, sociales) des systèmes de production animale et de proposer des solutions qui soient innovantes et adaptées à la variété des contextes territoriaux et des filières. Les actions de recherche conduites par le GIS « Elevages Demain » s’organisent autour de quatre axes thématiques : i) les relations entre élevage, filières et territoire, avec une action sur les services rendus par l’élevage et une autre sur l’emploi dans les filières animales ; ii) les relations entre l’élevage et la société avec une action visant à recenser et à analyser les principales controverses ; iii) l’évaluation multicritère de la durabilité des systèmes d’élevage avec l’élaboration d’un guide méthodologique réalisé en commun avec le GIS « Grandes cultures à hautes performances économiques et environnementales » et iv) la conduite des animaux et des systèmes d’élevage avec des actions sur le phénotypage animal (avec le GIS Agenae), l’élevage de précision et l’agro-écologie en élevage.Les Réseaux Mixtes Technologiques du domaine de l’élevage constituent une autre forme de partenariat qui a pour objectif de constituer des pôles d’expertises pour les professionnels de l’élevage et les pouvoirs publics en stimulant les synergies entre disciplines, filières et territoires et sur des domaines précis, tels que l’économie des filières d’élevage, le travail en élevage, l’élevage et l’environnement, le bien-être animal, les bâtiments d’élevage etc...A travers son objectif de synthétiser les connaissances et de diffuser les résultats de la recherche sur les productions animales à un large public, la revue INRA Productions Animales s’efforce d’apporter régulièrementdes contributions pour éclairer le débat scientifique et sociétal sur les enjeux et les défis que doivent relever les productions animales. Ce fut le cas du dossier consacré aux « Gaz à effet de serre en élevage bovin », des numérosspéciaux sur le « Travail en élevage » ou sur « Quelles innovations pour quels systèmes d’élevage ? » pour ne citer que quelques exemples récents. C’est pourquoi nous avons souhaité réunir dans ce premier numéro de l’année2015 quatre articles complémentaires : - Le premier, issu d’un travail mené dans le RMT « Economie des filières animales », propose un état des lieux précis et une analyse détaillée des facteurs explicatifs de la spécialisation territoriale et de laconcentration des productions animales européennes. Il pose ainsi clairement un certain nombre d’enjeux relatifs aux services et aux « dys-services » rendus par les productions animales et à l’acceptabilité de cette concentration par la société ; - Le deuxième, issu d’un groupe de travail du GIS « Elevages Demain », propose une méthodologie originale pour identifier, qualifier et évaluer les multiples services économiques, environnementaux, sociaux et culturels rendus par les activités d’élevage. Cet article pose ainsi un certain nombre de questions de recherche pour progresser dans la quantification et l’évaluation de ces services ;- Le troisième, également issu d’un groupe de travail du GIS « Elevages Demain », présente le recensement et l’analyse des principales controverses qui traversent la société sur l’élevage à partir du regard croisé de différents acteurs. Cet article pose aussi de nombreuses questions de recherches sur les déterminants des attentes de la société vis-à-vis de l’élevage et sur les mécanismes permettant de résoudre ces controverses. - Le quatrième, issu du travail conduit par l’INRA dans le cadre de l’étude commanditée par le Commissariat Général à la Stratégie et à la Prospective, propose une méthodologie de conception et d’évaluation de systèmes de production multiperformants, c’est-à-dire conjuguant performances productives, économiques, environnementales et sociales. En s’appuyant sur un large répertoire de pratiques agricoles élémentaires dont l’impact a été qualifié sur les différentes catégories de performances, cette méthode se veut applicable à une large diversité d’orientations productives. Enfin, nous avons souhaité clore ce numéro avec un texte, issu d’une réflexion menée dans le GIS « Elevages Demain », sur les réseaux de référence en élevage et leur avenir. Ces dispositifs constituent de réelles infrastructures immatérielles de recherche et développement, et dans un contexte budgétaire contraint, il importe de les faire évoluer pour mieux répondre aux nouvelles attentes en lien avec la durabilité des élevages.

Ce présent travail a pour objectif la visualiser du champ thermique dans les composants solides et poreux d’une pile à oxyde solide planaire à anode supportée (SOFC_P à AS). L’intérêt est porté à la localisation des hautes températures. Les paramètres étudiés sont: les valeurs de température des gaz, hydrogène et air, alimentant la pile et la source totale de chaleur. Ces dernières sont dues aux surtensions électriques; ohmiques, activation et concentration et au phénomène exothermique lors de la formation de l’eau. Cette étude nécessite un couplage des phénomènes de transport de masse, d’énergie en plus de la loi d’écoulement gouvernée par la loi de Darcy, ainsi que la tension de la pile. Un modèle mathématique bidimensionnel est présenté. La méthode adoptée pour résoudre numériquement un tel problème est celle des différences finies. Le champ de température dans toute la pile (les deux interconnexions, la cathode, l’anode et l’électrolyte) a été obtenu en développant un programme informatique (Fortran).

L’oxyde de zinc est parmi les oxydes transparents et conducteurs les plus prometteurs dans le domaine du photovoltaïque. En effet, il joue le rôle de fenêtre optique permettant de capter plus de photons. Le présent travail consiste à étudier et comprendre le comportement du ZnO déposé par spray pyrolyse, avec le recuit de frittage à hautes températures de la métallisation par sérigraphie. La métallisation par sérigraphie est la technique de fabrication par excellence de cellules solaires à l’échelle industrielle. On se focalise surtout sur les propriétés optiques à partir des spectres de réflexion et de transmission par l’emploi de la méthode de Mueller. Après analyse des résultats, on remarque que l’énergie de gap du ZnO décale vers les basses énergies avec le recuit. Elle démarre de 3,49 eV pour l’échantillon sans recuit à 3,26 eV pour l’échantillon recuit à 900 °C.

L’Electrolyse de la vapeur d’eau à Haute Température (EHT) est un procédé prometteur pour la production d’hydrogène, vecteur énergétique d’avenir. La production massive d’hydrogène par EHT reste difficile compte tenu de la dégradation prématurée des performances de cellule à oxyde solide (SOC) liée aux conditions expérimentales sévères (température de fonctionnement (700-1000°C), atmosphère oxydante, densité de courant élevée). Dans ces conditions, la dégradation de SOC est due à la réactivité de ses constituants, l’évolution de la microstructure des couches et aux contraintes internes accentuées par les gradients de température et de composition gazeuse. Ce travail a été consacré à l’étude de l’influence de l’environnement gazeux sur les performances électrochimiques de SOC en mode EHT et au développement d’une méthode d’apport en gaz plus homogène afin d’uniformiser le fonctionnement de SOC et ainsi de diminuer les contraintes internes. Pour cela, des SOC commerciales à électrolyte support de type Ni/CGO – 3YSZ – LSM/YSZ ont été utilisée. Dans un premier temps, le comportement électrochimique des SOC avec un montage expérimental classique a été étudié in situ par chronopotentiométrie et par spectroscopie d’impédance en fonction des conditions expérimentales (rapport H2O/H2, taux de conversion, débit gazeux). Dans un second temps, des montages spécifiques ont été développés afin de faire varier l’homogénéité de l’apport de la phase gazeuse coté hydrogène. L’influence de la variation de la méthode d’apport en gaz sur le comportement électrochimique initial de la SOC puis sur sa tenue au vieillissement a été étudiée
High Temperature Steam Electrolysis (HTSE) is a promising technology for hydrogen production, leading candidate as future fuel. However, massive hydrogen production remains difficult considering the fast performance degradation of solid oxide electrolyser cells (SOEC) mainly due to extreme experimental conditions (high working temperature (700-1000°C), oxidising atmosphere, high current density). In these conditions, degradation is due to reactivity between SOEC components, evolution of their microstructure and internal stresses emphasized by temperature and gas composition gradients. This work is dedicated to the study of the influence of the gaseous environment on electrochemical performance on SOEC in HTSE mode and to the development of a homogeneous method for gas distribution over the SOEC surface to enable a more uniform cells operation and limit internal stresses. Commercial electrolyte supported cells are studied (Ni/CGO–3YSZ–LSM/YSZ). First to start with, the SOEC electrochemical behaviour is studied with a traditional experimental set-up. Electrochemical characterisations are carried out in situ through chronopotentiometry and impedance spectroscopy. Secondly, new specific experimental sets-up were developed in order to vary the homogeneity of the gas distribution over the hydrogen electrode. To finish with, the influence of the gas distribution method has been studied on the initial electrochemical behaviour and then on the SOEC durability

Le projet LokiR a pour objectif de développer de nouveaux réacteurs de vaporéformage pour optimiser la production de dihydrogène. Dans ce contexte, la protection des alliages métalliques qui composent le réacteur doit être améliorée. Au cours de cette thèse, le comportement de deux alliages chromino-formeurs (Haynes© 120 et 230) à haute température dans des conditions oxydantes a été étudié et des revêtements protecteurs capables d'améliorer leur résistance à l'oxydation ont été développés. L'étude dévoile que les alliages se protègent par la croissance d'une couche de chromine durant leur oxydation à l'air dans la gamme 650-1050°C. Ceci conduit à une cinétique d'oxydation de type parabolique dont les valeurs de constantes sont faibles pour ces types d'alliage. L'ordre de grandeur de l'espérance de vie des alliages à 1000°C a été estimé à environ 8 années sous air. La croissance de la chromine est contrôlée par la diffusion du défaut de type lacune d'oxygène aussi bien à haute qu'à faible pression d'oxygène. Les essais de chromisation indiquent que l'alliage Haynes© 120 se revête d'une phase [alpha]-(Cr, Fe, Ni) pouvant être enrichie en silicium. Cependant, le comportement de ces revêtements en oxydation, à 1050°C, est, dans l'ensemble, peu satisfaisant. L'aluminisation de l'alliage Haynes© 120 conduit à la formation d'un revêtement [bêta]-Al(Ni, Fe, Cr). L'oxydation de l'alliage ainsi revêtu conduit à la croissance initiale d'une alumine de transition puis à celle de l'alumine stable [alpha]-Al2O3. Ceci permet de diminuer la vitesse d'oxydation et d'améliorer la résistance aux chocs thermiques. L'alliage aluminisé maintien le caractère alumine-formeur au moins 10000 heures à 1000°C
The LokiR project aims to develop new steam reforming reactor to optimize the production of hydrogen. In this context, the protection of metallic alloys composing the reactor must be improved. In this thesis, the behavior of two chromia-forming alloys (Haynes© 120 and 230) was studied at high temperature under oxidizing conditions and protective coatings, able to improve their resistance against oxidation, have been developed. The study reveals that the alloys protect themselves by the growth of a chromia layer during their oxidation in air in the range 650-1050°C. This leads to a parabolic-like oxidation kinetics with low constant values for these types of alloys. The magnitude of the alloys life time at 1000°C was estimated at about 8 years in air. Chromia growth is controlled by the diffusion of the oxygen vacancy defect as well as high and low oxygen pressure. The tests indicate that the chromization of Haynes© 120 alloy leads an alpha-(Cr, Fe, Ni) phase that can be enriched with silicon. However, the behavior of these coatings oxidation at 1050°C, is, overall, unsatisfactory. The aluminization of the alloy Haynes © 120 leads to the formation of a beta-Al (Ni, Fe, Cr) coating. The oxidation study of the alloy thus coated leads to the initial growth of a transition alumina and, then, to the growth of the steady alpha-Al2O3. This last reduces the rate of oxidation and improves the thermal shock resistance. The aluminized alloy maintains the alumina-forming nature at least 10000 hours at 1000°C

L'exploitation des champs de pétrole et de gaz sous haute pression (HP) et haute température (HT) a augmenté ces dernières années, nécessitant de réévaluer les risques de corrosion dans ces milieux de plus en plus sévères. Afin de contribuer à une meilleure évaluation des risques de rupture différée des aciers en présence d'H2S (SSC, Sulfide Stress Cracking) dans ces conditions, trois axes de recherche ont été suivis. Nous avons d'abord identifié un besoin d'amélioration de prédiction des conditions corrosives sous haute pression et haute température, et en particulier pour le calcul du pH in situ. Un modèle a été développé ; il prend en compte le comportement non-idéal des phases en équilibre, et permet un calcul plus précis du pH et de la fugacité des gaz acides à haute pression et haute température. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'effet de la pression partielle de CO2 (PCO2) sur les réactions de surface et sur les risques de SSC. Cette étude, réalisée à l'aide de mesures électrochimiques en l’absence d’un film de sulfure de fer, a permis de montrer que la présence de CO2 augmente sensiblement les cinétiques des réactions cathodiques à la surface de l'acier ainsi que le chargement en hydrogène, en particulier lorsque la pression partielle en H2S (PH2S) est faible. Enfin, des essais SSC ont été mis en œuvre dans des conditions fixes de pH et de PH2S, en faisant varier PCO2 entre zéro et 100 bar. L'objectif était de vérifier que la présence de CO2 sous forte pression augmentait bien les risques de fissuration, comme prévu par les résultats des essais électrochimiques. Les difficultés liées à la mise en œuvre d'essais en autoclave sous pression n'ont pas permis d'apporter une conclusion définitive. Néanmoins, ces travaux montrent qu'il peut exister un risque de sous-estimation de la sévérité des milieux dans les pratiques conventionnelles, lorsque PCO2 est significativement plus élevée que PH2S. Dans ces conditions spécifiques, les résultats de ce travail peuvent servir à améliorer les critères de choix de matériaux pour les milieux HP/HT
The production of high pressure (HP) and high temperature (HT) wells has considerably increased in the last decade. It is therefore needed to reassess the risks of corrosion in always more severe environments. This work was three fold to better assess the risk of Sulfide Stress Cracking (SSC) in these environments. Firstly, there was a need to improve prediction methods for the evaluation of HP/HT environments severity, especially the in situ pH calculation. A model was which taking into account the non-ideal behaviour of gas and liquid phases in equilibrium. The determination of the in situ pH and the acid gas fugacity at high pressure and high temperature is more accurate. In a second part of the work, the impact of CO2 partial pressure (PCO2) on surface reactions and hence on the risk of SSC was examined. Electrochemical and hydrogen permeation measurements in the absence of an iron sulphide film showed that CO2 induces an increase of both cathodic reactions kinetics and hydrogen charging in the steel, especially at low H2S partial pressure (PH2S). In the last part of this work, SSC tests were performed at constant pH and constant PH2S, with various PCO2 from 0 to 100 bar. The objective was to experimentally confirm that increasing PCO2 increases the SSC risk, as inferred from the electrochemical study. Unfortunately, experimental artefacts linked with autoclave test conditions did not lead to clear conclusions on this point. However, this work shows that conventional tools might lead to underestimate SSC risks at high PCO2 and low PH2S. In these specific conditions, the new results presented in this report may contribute to improve materials selection criteria for high pressure and high temperature conditions

Les normes environnementales concernant les émissions de polluants dans l'air deviennent de plus en plus restrictives avec de nouveaux seuils d'émission à obligatoirement respecter. A cet effet, il est nécessaire de développer ou d'améliorer les techniques actuelles d'abattement des émissions de métaux lourds à haute température (> 240°C). Ce travail de thèse se place dans cette problématique et a pour objectif le développement d'adsorbant à base de phosphates de calcium aux propriétés contrôlées permettant l'élimination des métaux lourds en phase gazeuse à haute température. Si les procédés d'élimination de ces métaux lourds à basse température (< 240°C) existent, ceux à haute température (> 240°C) restent rares. Dans un premier temps, différentes synthèses de phosphates de calcium ont été réalisées afin d'identifier l'influence des conditions opératoires sur les propriétés physico-chimiques et thermiques du solide. Le rapport liquide/solide et la vitesse d'agitation se sont avérés comme les paramètres les plus influents sur les propriétés finales du produit obtenu. Une hydroxyapatite avec une surface spécifique comprise entre 90 et 100 m2 /g a été obtenue. Sur la base des résultats obtenus, l'hydroxyapatite retenue pour les essais d'adsorption du cadmium ou du plomb en lit fixe à l'échelle laboratoire a été celle présentant les meilleures caractéristiques en termes de stabilité thermique, physique et chimique. Néanmoins, ce manuscrit couvre en grande partie les travaux sur l'adsorption du cadmium. Une deuxième hydroxyapatite fournie par l'industriel (surface spécifique :119 m2 /g) a également été utilisée pour les essais d'adsorption. Les différents tests d'adsorption ont été réalisés en faisant varier des paramètres tels que le débit de gaz (1-3 L/h), la température (700-1000°C), le temps de contact, la concentration initiale du métal lourd et la hauteur du lit de poudre d'adsorbant (0,5-1,5 cm). Les résultats ont montré la capacité de ces adsorbants à capter les métaux lourds sous des contraintes thermiques (T > 700°C). Les données expérimentales d'adsorption du cadmium ont ensuite été modélisées à l'aide d'un modèle mathématique basé sur la cinétique des processus d'adsorption, et les phénomènes de transfert de matière. Il a permis de prédire la dynamique d'adsorption du cadmium par l'hydroxyapatite à travers les courbes de percée décrivant le profil de concentration du cadmium en fonction du temps. Ce travail a démontré que les hydroxyapatites synthétisées présentent des propriétés de surface, d'écoulement, thermiques et thermomécaniques intéressantes permettant d'envisager leur application à haute température à l'échelle industrielle dans une unité d'incinération des déchets
Environmental standards for emissions of pollutants into the air are becoming increasingly restrictive, with new emission thresholds that must complied with. It is therefore necessary to develop and/or improve current techniques to remove heavy metals. This thesis aims to develop a calcium phosphate sorbent with controlled properties to remove heavy metals from the gas phase at high temperature (> 240°C). Although the process from getting the removal of heavy metals at low temperature (< 240°C), the one for high temperature conditions are still scarce. Initially, various syntheses of calcium phosphates were carried out to identify the influence of operating conditions on the physico-chemical and thermal properties. The liquid/solid ratio and the stirring speed proved to be the most influential parameters to control the final properties of the product. A hydroxyapatite with a specific surface area of between 90 and 100 m2/g was obtained. Based on the results obtained, the hydroxyapatite chosen for the laboratory-scale fixed-bed cadmium or lead adsorption tests was the one with the best characteristics in terms of thermal, physical, and chemical stability. Nevertheless, this manuscript mostly covered the work on cadmium adsorption. A second hydroxyapatite was also used for the adsorption tests. The adsorption tests were carried out by varying parameters such as the gas flow rate (1-3 L/h), the temperature (700-1000 °C), the contact time, the initial concentration of the pollutant and the height of the adsorbent powder bed (0.5-1.5 cm). The results demonstrated the ability of these sorbents to capture heavy metals under thermal stress (T > 700°C). Experimental data on cadmium adsorption were modelled using a mathematical approach based on the kinetics of adsorption processes and mass transfer phenomena. The model was used to predict the dynamic of cadmium adsorption on hydroxyapatite using breakthrough curves describing the cadmium concentration profile as a function of time. This work has shown that the synthesised hydroxyapatites have interesting surface, flow, thermal and thermomechanical properties, showing their possible application at high temperatures at industrial scale in a waste incineration unit

Le mémoire présenté s’articule autour de sept chapitres. Les premier et deuxième chapitres, qui constituent la synthèse bibliographique, présentent d’abord quelques généralités sur les fontes et leur procédé d’élaboration, ainsi que sur l’action et la ségrégation des principaux éléments d’alliage (chapitre I) ; le deuxième chapitre présente des généralités sur l’oxydation des métaux à haute température, l’oxydation du fer, des alliages Fe-Si, et des fontes ; puis plus spécifiquement sur la corrosion haute température dans les milieux soufrés et du l’effet de la vapeur d’eau. Ce chapitre se termine par des éléments bibliographiques. Le chapitre suivant (chapitre III) est consacré à la description expérimentale des essais et des techniques de caractérisation, ainsi qu’à un bref descriptif de l’outil de calcul thermochimique ThermoCalc. Dans le quatrième chapitre, une étude microstructurale des fontes étudiées est présentée. Elle est basée sur des observations microstructurales et des analyses élémentaires effectuées après différentes attaques chimiques, complétées par des calculs thermodynamiques. Dans les cinquième et sixième chapitres sont présentés les résultats expérimentaux et les discussions concernant respectivement les essais de corrosion sur les fontes SiMo et les essais sur la fonte Ni-Resist. La dernière partie de ce manuscrit constitue une synthèse globale de ce travail sous forme de conclusion générale et de perspectives.

L’avènement des technologies itinérantes s’est accompagné de l’accroissement des besoins en autonomie des appareils électroniques mobiles. De plus la forte densité d’intégration des dispositifs conduit aux limites de dissipation thermique des systèmes de refroidissement classiques. Ainsi dans cette thèse le régime de fonctionnement bas Vds a été investigué dans les HEMTs à base de matériaux faibles gaps afin de réduire les puissances consommées. Cette étude est réalisée à 300K et 77K. Concernant les HEMTs à base d’antimoine des performances records ont été publiées à 300K (fT = 144GHz à 100mV pour Lg=120nm). En termes de performances en bruit à la fois pour les HEMTs industriels étudiés et les HEMTs à base d’antimoine à 30GHz et Vds=100mV un NFmin autour de 1.6dB et un Gass de l’ordre de 6dB sont atteints pour des puissances dissipées inférieures à 10mW/mm. Enfin des dimensionnements d’amplificateurs faibles bruit ont été réalisé afin d’évaluer la potentielle réalisation d’une électronique basse consommation à température ambiante et cryogénique. Ces dimensionnements ont permis d’obtenir à 100mV de tension drain un NF autour de 1,7dB pour un gain associé avoisinant 6dB avec une puissance dissipée inférieure à 6mW/mm à température ambiante et à basse température (77K) la valeur de NF est autour de 0,6dB pour un gain associé supérieur à 7dB
Advent of itinerant technologies was done with the autonomy needs increase in the mobile electronics devices. In addition the high devices integration density leads to the thermal dissipation limits of the classic cooling systems. Thus in this thesis the low Vds operation mode is investigated in narrow band gap materials based HEMTs in order to reduce the power consumption. This study is done at room temperature (300K) and at cryogenic temperature (77K). Concerning antimonide based HEMTs, record performances was published at 300K (fT = 144GHz à 100mV for Lg=120nm). In terms of noise performances both of industrial studied HEMTs and antimonide based HEMTs present at 30GHz and Vds=100mV NFmin value around 1.6dB and Gass around 6dB for power dissipation lower than 10mW/mm. Finally low noise amplifier (LNA) design is done in order to evaluate the potential use of those devices in low power consumption electronics at room and cryogenic temperature. Those designs allowed to obtain at Vds=100mV NF value around 1.7dB and Gass around 6dB with power dissipation lower than 6mW/mm at room temperature and at cryogenic temperature NF value around 0,6dB for Gass value higher than 7dB

Les moteurs Diesels connaissent un intérêt récent tout particulier car ils rejettent moins de CO2 que les moteurs essences à puissance égale, du fait qu’ils travaillent en mélange pauvre (en excès d’oxygène). Récemment, des catalyseurs de réduction catalytique sélective (SCR) déposés sur des filtres à particules diesel (FAP) ont été développés pour les applications automobiles en raison de leur capacité à réduire simultanément les émissions de NOx et de particules. Une telle mise en œuvre nécessite une résistance thermique améliorée du catalyseur SCR du fait des exothermes liés à la régénération périodique du FAP. Le but de ce travail est de proposer un catalyseur pour la réduction des NOx par NH3 actif après vieillissement à haute température. La première partie de ce manuscrit détaille les modifications du catalyseur CeV0.95W0.05O4 en ajoutant des éléments de terres rares (Pr3+, Gd3+, Tb3+, Er3+). Le catalyseur le plus prometteur obtenu par la substitution partielle du cérium par des terres rares était finalement le catalyseur Ce0.5Er0.5V0.95W0.05O4. Une substitution partielle du cérium par de l’erbium permet d’obtenir un gain d’activité après vieillissement à 600 et 850°C attribué à la capacité de l'erbium à favoriser la stabilité thermique des catalyseurs contenant du vanadium. Ce comportement pourrait également être corrélé aux caractéristiques de la liaison Er3+_O_V5+ et à leur capacité à modifier les caractéristiques de la liaison V_O et les propriétés acide/base de surface. Le catalyseur Ce0.5Er0.5V0.95W0.05O4, la formulation optimisée, permet d’obtenir une conversion de NOx supérieure à 80% entre 250 et 400°C en condition Fast-SCR après un vieillissement à 850°C
Diesel engines have been extensively implemented because they emit lesser CO2 than gasoline engine of equivalent power, since they work in lean condition, i.e. in excess of oxygen. Recently, Selective Catalytic Reduction (SCR) catalysts coated on Diesel Particulate Filters (DPF) have been introduced for automotive applications due to capability of reducing NOx and PM simultaneously. However, such implementation requires improved thermal resistance of the SCR catalyst due to the exotherms related to the periodic regeneration of DPF. The point of this manuscript is to propose a catalyst active in NOx reduction by NH3 after aging at high temperature. The first part of this manuscript details the modifications of CeV0.95W0.05O4 catalyst by adding of rare earths elements (Pr3+, Gd3+, Tb3+, and Er3+). The most promising catalyst obtained by the partial substitution of cerium by rare earths was finally Ce0.5Er0.5V0.95W0.05O4 catalyst. A partial substitution of the cerium by the erbium allows obtaining an increase of the activity after an aging at 600°C and 850°C attributed to the ability of erbium to promote thermal stability of the vanadium-containing catalysts. This behaviour might be also correlated with the characteristics of Er3+_O_V5+ bond and to their ability to alter the characteristics of the V_O bond and the acid/base surface properties. Ce0.5Er0.5V0.95W0.05O4 catalyst, an optimized formulation, is able to get a NOx conversion superior to 80% between 250 and 400°C in Fast-SCR condition after an aging at 850°C

L'exploitation des champs de pétrole et de gaz sous haute pression (HP) et haute température (HT) a augmenté ces dernières années, nécessitant de réévaluer les risques de corrosion dans ces milieux de plus en plus sévères. Afin de contribuer à une meilleure évaluation des risques de rupture différée des aciers en présence d'H2S (SSC, Sulfide Stress Cracking) dans ces conditions, trois axes de recherche ont été suivis. Nous avons d'abord identifié un besoin d'amélioration de prédiction des conditions corrosives sous haute pression et haute température, et en particulier pour le calcul du pH in situ. Un modèle a été développé ; il prend en compte le comportement non-idéal des phases en équilibre, et permet un calcul plus précis du pH et de la fugacité des gaz acides à haute pression et haute température. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'effet de la pression partielle de CO2 (PCO2) sur les réactions de surface et sur les risques de SSC. Cette étude, réalisée à l'aide de mesures électrochimiques en l’absence d’un film de sulfure de fer, a permis de montrer que la présence de CO2 augmente sensiblement les cinétiques des réactions cathodiques à la surface de l'acier ainsi que le chargement en hydrogène, en particulier lorsque la pression partielle en H2S (PH2S) est faible. Enfin, des essais SSC ont été mis en œuvre dans des conditions fixes de pH et de PH2S, en faisant varier PCO2 entre zéro et 100 bar. L'objectif était de vérifier que la présence de CO2 sous forte pression augmentait bien les risques de fissuration, comme prévu par les résultats des essais électrochimiques. Les difficultés liées à la mise en œuvre d'essais en autoclave sous pression n'ont pas permis d'apporter une conclusion définitive. Néanmoins, ces travaux montrent qu'il peut exister un risque de sous-estimation de la sévérité des milieux dans les pratiques conventionnelles, lorsque PCO2 est significativement plus élevée que PH2S. Dans ces conditions spécifiques, les résultats de ce travail peuvent servir à améliorer les critères de choix de matériaux pour les milieux HP/HT
The production of high pressure (HP) and high temperature (HT) wells has considerably increased in the last decade. It is therefore needed to reassess the risks of corrosion in always more severe environments. This work was three fold to better assess the risk of Sulfide Stress Cracking (SSC) in these environments. Firstly, there was a need to improve prediction methods for the evaluation of HP/HT environments severity, especially the in situ pH calculation. A model was which taking into account the non-ideal behaviour of gas and liquid phases in equilibrium. The determination of the in situ pH and the acid gas fugacity at high pressure and high temperature is more accurate. In a second part of the work, the impact of CO2 partial pressure (PCO2) on surface reactions and hence on the risk of SSC was examined. Electrochemical and hydrogen permeation measurements in the absence of an iron sulphide film showed that CO2 induces an increase of both cathodic reactions kinetics and hydrogen charging in the steel, especially at low H2S partial pressure (PH2S). In the last part of this work, SSC tests were performed at constant pH and constant PH2S, with various PCO2 from 0 to 100 bar. The objective was to experimentally confirm that increasing PCO2 increases the SSC risk, as inferred from the electrochemical study. Unfortunately, experimental artefacts linked with autoclave test conditions did not lead to clear conclusions on this point. However, this work shows that conventional tools might lead to underestimate SSC risks at high PCO2 and low PH2S. In these specific conditions, the new results presented in this report may contribute to improve materials selection criteria for high pressure and high temperature conditions

Le fonctionnement des batteries lithium-ion, qu’il soit normal ou dans des conditions abusives, est accompagné d’une génération de gaz en particulier lors des premiers cycles. Celle-ci est intrinsèque au dispositif et est soumise à de nombreux paramètres tels que les matériaux d’électrodes utilisés, l’électrolyte ou encore les conditions opératoires. Cette génération de gaz est délétère : elle conduit à l’augmentation de la pression interne des batteries et pose donc des problèmes de sécurité. Cette étude vise à quantifier les volumes de gaz générés et à comprendre les mécanismes liés à la surpression dans les batteries. A cet effet, le format de batterie « pouch cell » a été adopté tout au long de ce travail de thèse. L’électrolyte choisi est le mélange EC:PC:3DMC + 1 mol.L-1 LiPF6. La première partie de ce travail est dédiée à la mise au point d’un protocole expérimental basé sur (i) l’analyse des matériaux d’électrodes (NMC, LFP, Gr, et LTO), (ii) la solubilité de gaz (O2, H2) comparées à (CO2, CH4) par PVT, et (iii) la quantification des volumes de gaz générés durant le cyclage en pouch cell, corrélée aux performances électrochimiques. Une analyse préalable en demi-piles et en dispositifs complets Gr//NMC et LTO//LFP a également été réalisée afin d’anticiper les performances attendues en pouch cells. Une analyse critique des données (de la littérature et de nos mesures) a permis de définir une procédure optimisée pour obtenir des résultats reproductibles et comparables lors des mesures de volume en pouch cells. La seconde partie de cette thèse consiste en la quantification du volume de gaz produit au cours du cyclage des pouch cells Gr//NMC, Gr//LFP, LTO//LFP et LTO//NMC. Ainsi, les tensions de fin de charge, l’effet du sel et de la température ont été discutés pour dégager les paramètres déterminants dans la génération de gaz en particulier lors de la formation de la SEI. Enfin, une analyse de la composition du gaz récupéré a été effectué par GC-MS et FTIR. A partir de résultats obtenus, des mécanismes ont été proposés et discutés
The functioning of lithium-ion batteries, may it be under normal use or under abusive conditions, is accompanied by gas generation, especially during the first cycles. This extent of gas generation is dependent on the choice of electrode materials, the electrolyte, and the operating conditions. This gas generation is detrimental: the build-up of pressure leads to the over-pressure in the battery, raising serious concerns. This study is aimed at understanding the fundamental mechanisms governing these reactions. To do so, the « pouch cell » configuration was adopted throughout this thesis. The electrolyte we worked on is the mixture EC:PC:3DMC + 1 mol.L-1 LiPF6. The first chapter of this work is dedicated to development of an experimental protocol based on (i) the analysis of the electrodes materials (NMC, LFP, Gr and LTO), (ii) the gas solubilities (O2, H2) compared to (CO2, CH4) by PVT method, and (iii) the quantification of the volume of generated gases during the cycling of pouch cells which was correlated to the electrochemical performances. A preliminary analysis of half-cells and full cells Gr//NMC and LTO//LFP were also conducted to foresee the performances of the pouch cells. A critical analysis of data taken from the literature and from our own experiments enabled the optimization of a proper procedure to get reproducible and comparable results. The second part of this thesis consists in the quantification of the volume of gases generated during the cycling of Gr//NMC, Gr//LFP, LTO//LFP and LTO//NMC pouch cells. In that respect, the voltages of the end of charge and the effect of salt and of temperature were discussed to figure out the essential parameters in the gas generation and in particular during the formation of SEI. Lastly, a compositional analysis of gases was performed using GC-MS and FTIR. Based on those results, a mechanism is proposed and discussed herein

Une étude expérimentale de gaz d'électrons bidimensionnel confinés dans des puits quantiques de CdTe et de CdMnTe est présentée. L'analyse de données est soutenue par des calculs numériques de la structure de bande des états confinés, utilisant l'approximation de densité locale et de fonction enveloppe. Un calcul de type k.p a été utilisé pour justifier l'approximation parabolique appliquée pour les bandes valence. Les échantillons ont été caractérisés par spectroscopie Raman et par spectroscopie d'absorption de la résonance cyclotron infrarouge. Le magnéto-transport à bas champ est dominé par la contribution semi-classique de Drude et révèle trois contributions plus faibles, qui sont la localisation faible, l'interaction électron-électron et les oscillations Shubnikov-De Haas. La contribution des interactions électron-électron est expliquée dans un modèle semi-classique à trajectoire circulaire. La forme des niveaux de Landau, leurs élargissement, les temps de vie transport et quantique de la diffusion et le mécanisme (long-portée) de la diffusion dominant ont été déterminés. Le magnéto-transport sous champs magnétiques intenses révèle la présence d'états Hall quantique fractionnaires dans les niveaux de Landau N=0 et N=1. Nous avons montré, que les états 5/3 et 4/3 étaient complètement polarisés en spin, en accord avec l'approche des fermions composites pour l'effet Hall quantique fractionnaire. La forme de la photoluminescence à champ magnétique nul et son évolution avec la température sont décrites par un modèle analytique simple. La dépendance en champ magnétique et en température de la photoluminescence indique que le gap de spin est amplifié dans les niveaux de landau entièrement occupés. Ces effets multi-corps de l'amplification du gap du spin ont été décrits avec succès par un modèle numérique simple. L'intensité de la photoluminescence a mise en évidence l'importance des processus non-radiatifs pendant la recombinaison, la dégénérescence des niveaux de Landau, leur taux d'occupation, les règles de sélection et l'influence de l'écrantage. Le mécanisme de la relaxation parallèle de spin d'électron et de trou a été identifié et attribué au mécanisme Bir-Aharonov-Pikus, assistée par les phonons acoustiques. Les spectres de photoluminescence d'excitation reflètent la densité des états caractéristique des systèmes bidimensionnels. Les résonances excitoniques, qui sont observées aux bords des sous-bandes électriques inoccupées, illustrent l'importance de l'écrantage et des champs électriques intrinsèques dans les puits asymétriquement dopés.