Search

In recent years, the extensive use of fossil fuels has triggered into a global crisis due to high pollution and stock reduction, because of its nature of non-renewable source of energy. Because the wide use of fossil fuels has led to the production of high amounts of CO2, as a result is a trigger of the global warming issue. Microbial fuel cells (MFCs) is an energy harvesting technique that converts chemical energy from organic compounds to electrical energy through catalytic actions of microorganisms. MFC can be considered as archetypical microbial Bioelectrochemical Systems (BESs), that exploit the bio-electrocatalytic activity of living microorganisms for the generation of electric current. In the past decade, the evolution of low power electronics has made MFCs technology more attractive, because it has begun to be able to power low-power devices forming complete systems, such as the nodes of a wireless sensor network (WSN). Moreover, MFCs gained more interest because they can generate electric power while treating wastes. Unlike other fuel cells, MFCs can continuously generate clean energy at normal temperature, atmospheric pressure, and neutral pH value without any supplementary maintenance. The only by-products are CO2 and H2O, which do not require additional handling. The production of CO2 is part of a short duration carbon cycle. The CO2 produced is biogenic, which is included in the biogeochemical carbon cycle, avoiding net carbon emission into atmosphere. This manuscript examines many aspects related to microbial fuel cell technology from chemical reactions inside the cells to the energy management systems required to exploit energy delivered from MFCs for practical usage in autonomous sensors. Experimental campaign was performed on MFCs regarding electrical characterization, multiple connections of MFCs and influence of main parameters that affect energy conversion performances. The experimental tests were performed on two different lab-scale reactor typologies: terrestrial microbial fuel cell and waste water microbial fuel cell. A survey is presented about different proposed energy management systems and other devices able to build a node of a WSN powered by MFCs.; Dans les dernières années, l'utilisation intensive des combustibles fossiles a déclenché une crise mondiale due à la forte production de polluants et à la réduction des stocks, en raison de sa nature de source d'énergie non renouvelable. Parce que l'utilisation généralisée des combustibles fossiles a entraîné la production de grandes quantités de CO2, ce qui est un facteur aggravant du réchauffement de la planète. Les piles à combustible microbiennes (MFC) représentent une technique de récupération d'énergie qui convertit l'énergie chimique des composés organiques en énergie électrique par le biais de réactions catalytiques de micro-organismes. La MFC peut être considérée comme un archétypique de système microbien bioélectrochimique (BES), qui exploite l’activité bio-électrocatalytique de micro-organismes vivants pour la génération de courant électrique. Durant la dernière décennie, l’évolution de l’électronique de faible consommation a rendu la technologie des MFC plus attrayante, car elle commence à pouvoir fournir une énergie comparable à celle consommée par des périphériques dit à faible consommation, comme un nœud de réseau de capteurs sans fil (WSN). En plus, les MFC ont gagné en intérêt car elles peuvent générer de l'énergie électrique tout en traitant des déchets. Contrairement aux autres piles à combustible, les MFC peuvent générer en permanence une énergie propre à une température ambiante, à la pression atmosphérique et à un pH neutre, sans entretien supplémentaire. Les seuls sous-produits sont le CO2 et H2O, qui ne nécessitent aucune manipulation supplémentaire, car le CO2 produit est biogénique, ce qui est inclus dans le cycle du carbone biogéochimique, évitant l'émission nette de carbone dans l'atmosphère. Ce manuscrit examine certains aspects liés à la technologie des piles à combustible microbiennes, depuis les réactions chimiques jusqu’aux systèmes de gestion de l'énergie requis pour exploiter la puissance fournie par les MFC. Une campagne expérimentale a été menée sur les MFCs concernant la caractérisation électrique, la connexion multiple des MFCs et l’influence des principaux paramètres qui affectent les performances de conversion de l’énergie. Le contexte de la pile à biocarburant est introduit et les principes de base de fonctionnement et les applications principales sont expliqués. L'enquête comprend une évaluation de l'impact des différents matériaux d'électrode, du substrat utilisé et des bactéries impliquées dans le processus chimique. Une perspective consiste à ajuster les paramètres afin de maximiser la production d'électricité. La conception spécifique de nos MFC de laboratoire est également présentée. Les essais expérimentaux ont été effectués sur deux types de réacteurs : la pile à combustible microbienne terrestre et la pile à combustible microbienne à eau usée. Un système de mesure approprié est présenté, il est spécialement conçu pour les tests sur les MFC. Il est capable d'assurer une mesure précise de toutes les valeurs et paramètres électriques nécessaires à la caractérisation électrique des réacteurs dans une configuration unique ou dans une connexion multiple. Les solutions utilisées pour alimenter les WWMFC étaient différentes et dans certains cas, on utilisait de vraies eaux usées, alors que dans d'autres, des solutions synthétisées appropriées étaient conçues à cet effet. Les méthodes de synthèse des solutions sont décrites. L'influence des principaux paramètres tels que le pH et la température a été analysée pour les deux types de cellules. La campagne expérimentale comprend des mesures de réacteurs en configuration unique ou disposées dans des connexions en série ou en parallèle. Les résultats confirment l'augmentation de la tension dans le cas de connexions en série et l'augmentation de la puissance dans le cas de connexions en parallèle. [...]

In recent years, the extensive use of fossil fuels has triggered into a global crisis due to high pollution and stock reduction, because of its nature of non-renewable source of energy. Because the wide use of fossil fuels has led to the production of high amounts of CO2, as a result is a trigger of the global warming issue. Microbial fuel cells (MFCs) is an energy harvesting technique that converts chemical energy from organic compounds to electrical energy through catalytic actions of microorganisms. MFC can be considered as archetypical microbial Bioelectrochemical Systems (BESs), that exploit the bio-electrocatalytic activity of living microorganisms for the generation of electric current. In the past decade, the evolution of low power electronics has made MFCs technology more attractive, because it has begun to be able to power low-power devices forming complete systems, such as the nodes of a wireless sensor network (WSN). Moreover, MFCs gained more interest because they can generate electric power while treating wastes. Unlike other fuel cells, MFCs can continuously generate clean energy at normal temperature, atmospheric pressure, and neutral pH value without any supplementary maintenance. The only by-products are CO2 and H2O, which do not require additional handling. The production of CO2 is part of a short duration carbon cycle. The CO2 produced is biogenic, which is included in the biogeochemical carbon cycle, avoiding net carbon emission into atmosphere. This manuscript examines many aspects related to microbial fuel cell technology from chemical reactions inside the cells to the energy management systems required to exploit energy delivered from MFCs for practical usage in autonomous sensors. Experimental campaign was performed on MFCs regarding electrical characterization, multiple connections of MFCs and influence of main parameters that affect energy conversion performances. The experimental tests were performed on two different lab-scale reactor typologies: terrestrial microbial fuel cell and waste water microbial fuel cell. A survey is presented about different proposed energy management systems and other devices able to build a node of a WSN powered by MFCs., Dans les dernières années, l'utilisation intensive des combustibles fossiles a déclenché une crise mondiale due à la forte production de polluants et à la réduction des stocks, en raison de sa nature de source d'énergie non renouvelable. Parce que l'utilisation généralisée des combustibles fossiles a entraîné la production de grandes quantités de CO2, ce qui est un facteur aggravant du réchauffement de la planète. Les piles à combustible microbiennes (MFC) représentent une technique de récupération d'énergie qui convertit l'énergie chimique des composés organiques en énergie électrique par le biais de réactions catalytiques de micro-organismes. La MFC peut être considérée comme un archétypique de système microbien bioélectrochimique (BES), qui exploite l’activité bio-électrocatalytique de micro-organismes vivants pour la génération de courant électrique. Durant la dernière décennie, l’évolution de l’électronique de faible consommation a rendu la technologie des MFC plus attrayante, car elle commence à pouvoir fournir une énergie comparable à celle consommée par des périphériques dit à faible consommation, comme un nœud de réseau de capteurs sans fil (WSN). En plus, les MFC ont gagné en intérêt car elles peuvent générer de l'énergie électrique tout en traitant des déchets. Contrairement aux autres piles à combustible, les MFC peuvent générer en permanence une énergie propre à une température ambiante, à la pression atmosphérique et à un pH neutre, sans entretien supplémentaire. Les seuls sous-produits sont le CO2 et H2O, qui ne nécessitent aucune manipulation supplémentaire, car le CO2 produit est biogénique, ce qui est inclus dans le cycle du carbone biogéochimique, évitant l'émission nette de carbone dans l'atmosphère. Ce manuscrit examine certains aspects liés à la technologie des piles à combustible microbiennes, depuis les réactions chimiques jusqu’aux systèmes de gestion de l'énergie requis pour exploiter la puissance fournie par les MFC. Une campagne expérimentale a été menée sur les MFCs concernant la caractérisation électrique, la connexion multiple des MFCs et l’influence des principaux paramètres qui affectent les performances de conversion de l’énergie. Le contexte de la pile à biocarburant est introduit et les principes de base de fonctionnement et les applications principales sont expliqués. L'enquête comprend une évaluation de l'impact des différents matériaux d'électrode, du substrat utilisé et des bactéries impliquées dans le processus chimique. Une perspective consiste à ajuster les paramètres afin de maximiser la production d'électricité. La conception spécifique de nos MFC de laboratoire est également présentée. Les essais expérimentaux ont été effectués sur deux types de réacteurs : la pile à combustible microbienne terrestre et la pile à combustible microbienne à eau usée. Un système de mesure approprié est présenté, il est spécialement conçu pour les tests sur les MFC. Il est capable d'assurer une mesure précise de toutes les valeurs et paramètres électriques nécessaires à la caractérisation électrique des réacteurs dans une configuration unique ou dans une connexion multiple. Les solutions utilisées pour alimenter les WWMFC étaient différentes et dans certains cas, on utilisait de vraies eaux usées, alors que dans d'autres, des solutions synthétisées appropriées étaient conçues à cet effet. Les méthodes de synthèse des solutions sont décrites. L'influence des principaux paramètres tels que le pH et la température a été analysée pour les deux types de cellules. La campagne expérimentale comprend des mesures de réacteurs en configuration unique ou disposées dans des connexions en série ou en parallèle. Les résultats confirment l'augmentation de la tension dans le cas de connexions en série et l'augmentation de la puissance dans le cas de connexions en parallèle. [...]

EPE'17 ECCE Europe - 19th European Conference on Power Electronics and Applications, Varsovie, POLOGNE, 11-/09/2017 - 14/09/2017; This paper presents a new method for the accelerated ageing tests of photovoltaic inverters, created by analyzing the mission profiles of the current and ambient temperature extracted over several years from multiple photovoltaic plants located in France. It is proposed to create a particular ageing profile which takes into account not only the different constraints of the application of the photovoltaic inverters (high-frequency switching and sinusoidal-shaped current), but also reproduces a typical profile of the output current of photovoltaic inverters. Similarly, thermal cycling is applied simultaneously by varying the ambient temperature as in the real application, and by applying current injections with relatively long durations, which will lead to a rise in the temperatures of the DBC substrates and the coolers. This method should show better representation of the thermal behavior of DC/AC inverters used in photovoltaic applications, and is expected to give results that are more representative than traditional power cycling, and thus reducing the favoring of certain failure modes to the detriment of others.

This thesis focuses on the HRTF individualization problem in the context of binaural synthesis for general applications. HRTF strongly depend on morphological features of a person and, in order to provide compelling auditory spaces, binaural synthesis requires the use of individualized HRTF. Measuring or calculating the HRTF of a listener are common but lengthy and costly methods that are not feasible for general public applications. That is the reason why we aim to develop an alternative technique to obtain customized HRTF. The technique proposed relies on estimating the spectral cues of the HRTF, corresponding to the colorations induced by pinna filtering, from a person's morphology. The spectral cues represent the most complex and individual part of HRTF.The work presented in this thesis is based on the existence of a direct and systematic link between the morphology of a person and the spectral cues of their HRTF. The goal is to start from individualization techniques of HRTF and make studies for better understanding the relationship between the morphology of a person and their HRTF. The ultimate goal is then to find a proper morphological matching personalization technique. The first step to achieve this goal is to build the measuring systems who will help us create the databases that we will use for our analyses. This thesis explains the two measuring systems that were created and the measuring protocols that were used to create two related databases containing the 3D models and the measured HRTFs of a collection of people. We then explain how these databases can be used to fit the HRTF individualization technique we have proposed., Cette thèse se concentre sur l'individualisation des HRTF pour la synthèse binaurale. Les systèmes permettant de mesurer des HRTF sont difficiles d'accès au grand public, ce qui pose un problème pour la démocratisation de l'audio binaurale de haute qualité. C'est pour cette raison que nous recherchons une méthode permettant de calculer les HRTF d'une personne qu'à partir de la connaissance de sa morphologie. Ces travaux de thèse avancent sur les investigations visant à avoir une technique de personnalisation de l'audio binaurale. La technique de personnalisation proposée part du principe qu'il existe un lien direct et systématique liant des paramètres de la morphologie d'un individu avec les indices spectraux de ses HRTF. Elle est basée sur la détermination d'une fonction qui prend en entrée des paramètres morphologiques et qui donne en sortie des paramètres de transformation à appliquer à un jeu de HRTF existant pour obtenir un jeu de HRTF personnalisé. Cette fonction est estimée à partir d'analyses statistiques faits sur une base de données contenant des modèles numériques des individus ainsi que leurs HRTF. Pour atteindre cet objectif, il faut construire dans un premier temps les données à partir desquelles nous allons estimer notre fonction de personnalisation. Ces travaux expliquent les systèmes que nous avons conçus pour mesurer les HRTF des individus ainsi que pour obtenir leur modèle numérique tridimensionnel. De plus, les protocoles de mesure associés à chaque système sont expliqués. Enfin, nous expliquons comment les données obtenues peuvent être exploitées pour développer un procédé de personnalisation des HRTF.

International audience; Cons. const., 3 févr. 2016, n° 2015-519-QPC, Mouvement des entreprises de France et autres

Cette note technique présente un système automatique de mesure des pertes de polluants agricoles par ruissellement et drainage souterrain pouvant opérer durant la période estivale et la fonte nivale. Le système de mesure du ruissellement est composé d'une trappe à sédiments, d'un déversoir en V et d'un système automatique de mesure du débit et de contrôle de l'échantillonnage. Le système de mesure du drainage souterrain consiste en un auget à bascule, relié à un compteur d'impulsions, et un partiteur de débit. Ces systèmes ont été utilisés sur neuf parcelles expérimentales pour mesurer les masses de contaminants agricoles perdues par ruissellement et drainage souterrain. La hauteur totale de ruissellement durant les deux années (4,6 mm an-1) a été faible comparée au drainage (227 mm an-1). Soixante-seize pourcent du ruissellement annuel s'est produit durant la fonte des neiges. Les principaux avantages de ce système sont de pouvoir mesurer simultanément les volumes et les débits de ruissellement tout en prélevant des échantillons d'eau., This technical note presents an automatic measurement system for measuring losses of agricultural pollutants in surface runoff and subsurface drainage outflow. This system can be operated during rainfall events and snowmelt periods. The runoff system was composed of a sediment trap, a V-notch weir and an automatic system for flow measurement and sampling. The subsurface drainage system consisted of a tipping bucket, connected to a pulse counter, and a sampling unit. This system was used on nine experimental plots for the measurement of pollutant losses by surface runoff and subsurface drainage. The total depth of surface runoff measured was low for the two years of measurement (4.6 mm y-1) compared to subsurface drainage (227 mm y-1). Seventy six percent of the annual surface runoff occurred during the snowmelt period. The principal advantage of this system is to measure runoff volume and flow while taking water samples.

Power conversion systems are dependent on the performance and reliability of static converters. However, they are subject to frequent functional and environmental strains, which can induce failures. The anticipation of these failures is difficult but important so the operation of a system can be halted before a breakdown occurs. In the case of photovoltaic (PV) power plants, the system can be simplified into two distinct blocks: the solar panels/modules and the power inverter. A breakdown in either of these blocks can cause significant downtime in the system. Nevertheless, multiple solar module failures can often be tolerated and not lead to a total breakdown of the entire array, whereas a single component failure in the inverter can lead to a collapse of the entire system. Furthermore, solar panel/module manufacturers often offer warranties of up to 20 years, while warranties for inverters rarely reach the ten-year mark [1]. As such, the overall cost of a PV inverter can increase by a factor of two or three if it undergoes one or two failures during the life of the system. Although the market competition between PV inverter manufacturers has traditionally focused on the efficiency of their product, a failure that induces a downtime of just a few days can easily negate the yield attained through a 1% efficiency improvement. Oversizing the inverter or introducing redundancy into the inverter system is one option to improve reliability; however, often, this is not economical.

The purpose of this work was to develop and to validate a new device for clinical 3D rotational kinematic evaluation of the knee. With this aim in view, we demonstrated in‐vitro the advantages of using a device for clinical evaluation of the knee. After, we developed a clinical opto‐electronic device. We validated it with a protocol for knee examination during an active weight bearing test of rotational laxity on healthy subjects. Last, the device was used in actual conditions for a clinical study. 16 patients were examined 2 years after an ACL partial reconstruction. Weight bearing tests of rotational laxity and proprioception evaluation were performed on the patients., Ce travail rapporte le développement et la validation d’un système de mesure pour l’étude cinématique des rotations du genou en 3 dimensions. Pour cela, nous avons dans un premier temps étudié in‐vitro les avantages apportés par un système de mesure de référence par rapport à l’évaluation du clinicien. Dans un second temps, nous avons développé un outil de mesure optoélectronique utilisable dans un contexte clinique. Nous avons réalisé une étude de reproductibilité de ce système pour des mesures de rotation interne‐externe en charge sur une série de sujets sains. Enfin, nous avons utilisé le système en condition réelle lors d’une étude clinique de revue à 2 ans de recul. 16 sujets opérés d’une rupture partielle du LCA ont été revus lors d’une consultation. Des mesures de rotation interne‐externe du genou en charge ainsi que des mesures de proprioception ont été réalisées.

The purpose of this work was to develop and to validate a new device for clinical 3D rotational kinematic evaluation of the knee. With this aim in view, we demonstrated in‐vitro the advantages of using a device for clinical evaluation of the knee. After, we developed a clinical opto‐electronic device. We validated it with a protocol for knee examination during an active weight bearing test of rotational laxity on healthy subjects. Last, the device was used in actual conditions for a clinical study. 16 patients were examined 2 years after an ACL partial reconstruction. Weight bearing tests of rotational laxity and proprioception evaluation were performed on the patients.; Ce travail rapporte le développement et la validation d’un système de mesure pour l’étude cinématique des rotations du genou en 3 dimensions. Pour cela, nous avons dans un premier temps étudié in‐vitro les avantages apportés par un système de mesure de référence par rapport à l’évaluation du clinicien. Dans un second temps, nous avons développé un outil de mesure optoélectronique utilisable dans un contexte clinique. Nous avons réalisé une étude de reproductibilité de ce système pour des mesures de rotation interne‐externe en charge sur une série de sujets sains. Enfin, nous avons utilisé le système en condition réelle lors d’une étude clinique de revue à 2 ans de recul. 16 sujets opérés d’une rupture partielle du LCA ont été revus lors d’une consultation. Des mesures de rotation interne‐externe du genou en charge ainsi que des mesures de proprioception ont été réalisées.

Daily and seasonal temperature variations induce deflections of bridges. The amplitude of these moments is significant in comparison with the yearly increment caused by irreversible long-term deflections. To improve the quality of the interpretation of monitoring measurements, thermal movements thus need to be taken into account in the long-term monitoring of bridge deflections.The paper presents the results of the long-term monitoring of deflections of several bridges in Switzerland over the past 20 years, with a particular attention given to thermal effects. The daily and seasonal movements of bridges under thermal effects are shown. The correlation between the measured temperatures and gradients and the position of bridge is shown, and methods to compensate for thermal effects are outlined. This allows to filter out the largest part of the thermal effects and to make more accurate assessments of the actual irreversible deformations.The significant influence of temperature on the measurement results is illustrated on the basis of a large number of manual measurements by hydrostatic leveling and automatic measurements by electronic inclinometers. The simultaneous measurement of the ambient temperature and of the temperature of the concrete of the bridge itself gives useful information to take thermal effects into account.

International audience

National audience

One method of measuring rate of air infiltration in buildings involves the use of small amounts of a tracer gas. The concentration of the gas, which is measured at regular intervals, provides the basis for evaluating the infiltration rate. In the following paper, two bases for such evaluations are discussed - the decay method and the constant concentration method. A system is described which automatically operates a portable electron capture detector/ chromatograph and measures parts per billion concentrations of sulphur hexafluoride (SF[6]) in air. It samples air on a 1-min. cycle. In the decay method, the slope of concentraion vs time on a semilogarithmic plot can be used to compute the infiltration rate. In the second method, the system injects SF[6] at the rate required to maintain the tracer gas at a fixed, predetermined level. The infiltration rate is proportional to the rate at which the tracer gas must be injected.