4 resultados para Energy Harvesting, Convertitori di potenza, Maximum Power Point Tracking, Applicazioni low power
em Université de Montréal, Canada
Resumo:
Les dfis conjoints du changement climatique d'origine anthropique et la diminution des rserves de combustibles fossiles sont le moteur de recherche intense pour des sources d'nergie alternatives. Une avenue attrayante est d'utiliser un processus biologique pour produire un biocarburant. Parmi les diffrentes options en matire de biocarburants, le bio-hydrogne gazeux est un futur vecteur nergtique attrayant en raison de son efficacit potentiellement plus lev de conversion de puissance utilisable, il est faible en gnration inexistante de polluants et de haute densit d'nergie. Cependant, les faibles rendements et taux de production ont t les principaux obstacles l'application pratique des technologies de bio-hydrogne. Des recherches intensives sur bio-hydrogne sont en cours, et dans les dernires annes, plusieurs nouvelles approches ont t proposes et tudies pour dpasser ces inconvnients. cette fin, l'objectif principal de cette thse tait d'amliorer le rendement en hydrogne molculaire avec un accent particulier sur l'ingnierie mtabolique et lutilisation de bioprocds variables indpendantes. Une de nos hypothses tait que la production dhydrogne pourrait tre amliore et rendue plus conomiquement viable par ingnierie mtabolique de souches dEscherichia coli producteurs dhydrogne en utilisant le glucose ainsi que diverses autres sources de carbone, y compris les pentoses. Les effets du pH, de la temprature et de sources de carbone ont t tudis. La production maximale d'hydrogne a t obtenue partir de glucose, un pH initial de 6.5 et une temprature de 35C. Les tudes de cintiques de croissance ont montr que la max tait 0.0495 h-1 avec un Ks de 0.0274 g L-1 lorsque le glucose est la seule source de carbone en milieu minimal M9. .Parmi les nombreux sucres et les drivs de sucres tests, les rendements les plus levs d'hydrogne sont avec du fructose, sorbitol et D-glucose; 1.27, 1.46 et 1.51 mol H2 mol-1 de substrat, respectivement. En outre, pour obtenir les interactions entre les variables importantes et pour atteindre une production maximale d'hydrogne, un design 3K factoriel complet Box-Behnken et la mthodologie de rponse de surface (RSM) ont t employes pour la conception exprimentale et l'analyse de la souche d'Escherichia coli DJT135. Le rendement en hydrogne molaire maximale de 1.69 mol H2 mol-1 de glucose a t obtenu dans les conditions optimales de 75 mM de glucose, 35C et un pH de 6.5. Ainsi, la RSM avec un design Box-Behken tait un outil statistique utile pour atteindre des rendements plus levs d'hydrogne molaires par des organismes modifis gntiquement. Ensuite, l'expression htrologue de lhydrognases soluble [Ni-Fe] de Ralstonia eutropha H16 (l'hydrognase SH) a tent de dmontrer que la mise en place d'une voie capable de driver l'hydrogne partir de NADH pourrait surpasser le rendement stoechiomtrique en hydrogne.. Lexpression a t dmontre par des tests in vitro de l'activit enzymatique. Par ailleurs, l'expression de SH a restaure la croissance en anarobie de souches mutantes pour adhE, normalement inhibes en raison de l'incapacit de roxyder le NADH. La mesure de la production d'hydrogne in vivo a montr que plusieurs souches modifies mtaboliquement sont capables d'utiliser l'hydrognase SH pour driver deux moles dhydrogne par mole de glucose consomm, proche du maximum thorique. Une autre stratgie a montr que le glycrol brut pourrait tre converti en hydrogne par photofermentation utilisant Rhodopseudomonas palustris par photofermentation. Les effets de la source d'azote et de diffrentes concentrations de glycrol brut sur ce processus ont t valus. 20 mM de glycrol, 4 mM glutamate, 6.1 mol hydrogne / mole de glycrol brut ont t obtenus dans des conditions optimales, un rendement de 87% de la thorie, et significativement plus levs que ce qui a t ralis auparavant. En prolongement de cette tude, l'optimisation des paramtres a galement t utilise. Dans des conditions optimales, une intensit lumineuse de 175 W/m2, 30 mM glycrol et 4.5 mM de glutamate, 6.69 mol hydrogne / mole de glycrol brut ont t obtenus, soit un rendement de 96% de la valeur thorique. La dtermination de l'activit de la nitrognase et ses niveaux d'expression ont montr qu'il y avait relativement peu de variation de la quantit de nitrognase avec le changement des variables alors que l'activit de la nitrognase variait considrablement, avec une activit maximale (228 nmol de C2H4/ml/min) au point central optimal. Dans la dernire section, la production d'hydrogne partir du glucose via la photofermentation en une seule tape a t examine avec la bactrie photosynthtique Rhodobacter capsulatus JP91 (hup-). La mthodologie de surface de rponse avec Box-Behnken a t utilise pour optimiser les variables exprimentales de faon indpendante, soit la concentration de glucose, la concentration du glutamate et l'intensit lumineuse, ainsi que d'examiner leurs effets interactifs pour la maximisation du rendement en hydrogne molculaire. Dans des conditions optimales, avec une intensit lumineuse de 175 W/m2, 35 mM de glucose, et 4.5 mM de glutamate,, un rendement maximal d'hydrogne de 5.5 ( 0.15) mol hydrogne /mol glucose, et un maximum d'activit de la nitrognase de 246 ( 3.5) nmol C2H4/ml/min ont t obtenus. L'analyse densitomtrique de l'expression de la protine-Fe nitrogenase dans les diffrentes conditions a montr une variation significative de l'expression protique avec un maximum au point central optimis. Mme dans des conditions optimales pour la production d'hydrogne, une fraction significative de la protine Fe a t trouve dans l'tat ADP-ribosyle, suggrant que d'autres amliorations des rendements pourraient tre possibles. cette fin, un mutant amtB driv de Rhodobacter capsulatus JP91 (hup-) a t cr en utilisant le vecteur de suicide pSUP202. Les rsultats exprimentaux prliminaires montrent que la souche nouvellement conue mtaboliquement, R. capsulatus DG9, produit 8.2 ( 0.06) mol hydrogne / mole de glucose dans des conditions optimales de cultures discontinues (intensit lumineuse, 175 W/m2, 35 mM de glucose et 4.5 mM glutamate). Le statut d'ADP-ribosylation de la nitrognase-protine Fe a t obtenu par Western Blot pour la souche R. capsulatus DG9. En bref, la production d'hydrogne est limite par une barrire mtabolique. La principale barrire mtabolique est due au manque d'outils molculaires possibles pour atteindre ou dpasser le rendement stochiomtrique en bio-hydrogne depuis les dernires dcennies en utilisant les microbes. cette fin, une nouvelle approche dingnierie mtabolique semble trs prometteuse pour surmonter cette contrainte vers l'industrialisation et s'assurer de la faisabilit de la technologie de la production d'hydrogne. Dans la prsente tude, il a t dmontr que lingnierie mtabolique de bactries anarobiques facultatives (Escherichia coli) et de bactries anarobiques photosynthtiques (Rhodobacter capsulatus et Rhodopseudomonas palustris) peuvent produire de l'hydrogne en tant que produit majeur travers le mode de fermentation par redirection mtabolique vers la production d'nergie potentielle. D'autre part, la mthodologie de surface de rponse utilise dans cette tude reprsente un outil potentiel pour optimiser la production d'hydrogne en gnrant des informations appropries concernant la corrlation entre les variables et des producteurs de bio-de hydrogne modifis par ingnierie mtabolique. Ainsi, un outil d'optimisation des paramtres reprsente une nouvelle avenue pour faire un pont entre le laboratoire et la production d'hydrogne l'chelle industrielle en fournissant un modle mathmatique potentiel pour intensifier la production de bio-hydrogne. Par consquent, il a t clairement mis en vidence dans ce projet que l'effort combin de l'ingnierie mtabolique et la mthodologie de surface de rponse peut rendre la technologie de production de bio-hydrogne potentiellement possible vers sa commercialisation dans un avenir rapproch.
Resumo:
La pratique dactivit physique fait partie intgrante des recommandations mdicales pour prvenir et traiter les maladies coronariennes. Suivant un programme dentranement structur, serait-il possible damliorer la rponse lexercice tout en offrant une protection cardiaque au patient? Cest ce que semblent dmontrer certaines tudes sur le prconditionnement ischmique (PCI) induit par un test deffort maximal. Les mmes mcanismes physiologiques induits par le PCI sont galement observs lorsquun brassard est utilis pour crer des cycles dischmie/reperfusion sur un muscle squelettique. Cette mthode est connue sous lappellation : prconditionnement ischmique distance (PCID). lautre extrmit du spectre de lactivit physique, des sportifs ont utilis le PCDI durant leur chauffement afin damliorer leurs performances. Cest dans lobjectif dtudier ces prmisses que se sont construits les projets de recherches suivants. La premire tude porte sur les effets du PCID sur des efforts supra maximaux de courte dure. Les sujets (N=16) ont excut un test alactique (6 * 6 sec. supra maximales) suivi dun test lactique (30 secondes supra maximales) sur ergocycle. Les sujets avaient t alatoirement assigns une intervention PCID ou une intervention contrle (CON) avant dentreprendre les efforts. La procdure PCID consiste effectuer quatre cycles dischmie de cinq minutes laide dun brassard insuffl 50 mm Hg de plus que la pression artrielle systolique sur le bras. Les rsultats de ce projet dmontrent que lintervention PCID na pas deffets significatifs sur lamlioration de performance provenant classiquement du systme anarobie , malgr une lgre hausse de la puissance maximal en faveur du PCID sur le test de Wingate de trente secondes (795 W vs 777 W) et sur le test de force-vitesse de six secondes (856 W vs 847 W). Le deuxime essai clinique avait pour objectif dtudier les effets du PCID, selon la mthode labore dans le premier projet, lors dun effort modr de huit minutes (75 % du seuil ventilatoire) et un effort intense de huit minutes (115 % du seuil ventilatoire) sur les cintiques de consommation doxygne. Nos rsultats dmontrent une acclration significative des cintiques de consommation doxygne lors de lintervention PCID par rapport au CON aux deux intensits deffort (valeur de 1 effort modr : 27,2 4,6 secondes par rapport 33,7 6,2, p < 0,01 et intense : 29,9 4,9 secondes par rapport 33,5 4,1, p < 0,001) chez les sportifs amateurs (N=15). Cela se traduit par une rduction du dficit doxygne en dbut deffort et une atteinte plus rapide de ltat stable. Le troisime projet consistait effectuer une revue systmatique et une mta-analyse sur la thmatique du prconditionnement ischmique (PCI) induit par un test deffort chez les patients coronariens utilisant les variables provenant de llectrocardiogramme et des paramtres dun test deffort. Notre recherche bibliographique a identifi 309 articles, dont 34 qui ont t inclus dans la mta-analyse, qui reprsente un lot de 1 053 patients. Nos analyses statistiques dmontrent que dans un effort subsquent, les patients augmentent leur temps avant datteindre 1 mm de sous-dcalage du segment ST de 91 secondes (p < 0,001); le sous-dcalage maximal diminue de 0,38 mm (p < 0,01); le double produit 1 mm de sous-dcalage du segment ST augmente de 1,80 x 103 mm Hg (p < 0,001) et le temps total deffort augmente de 50 secondes (p < 0,001). Nos projets de recherches ont favoris lavancement des connaissances en sciences de lactivit physique quant lutilisation dun brassard comme stimulus au PCID avant un effort physique. Nous avons valu leffet du PCID sur diffrentes voies mtaboliques leffort pour conclure que la mthode pourrait acclrer les cintiques de consommation doxygne et ainsi rduire la plage du dficit doxygne. Nos dcouvertes apportent donc un claircissement quant lamlioration des performances de type contre-la-montre tudi par dautres auteurs. De plus, nous avons tabli des paramtres cliniques permettant dvaluer le PCI induit par un test deffort chez les patients coronariens.
Resumo:
Les supercapacits hybrides se taillent de plus en plus une place dans le secteur des nergies renouvelables. Loxyde de manganse possde certaines caractristiques (faible cot, caractre cologique et une capacitance spcifique suprieure) qui font de ce dernier un matriau trs attirant pour lassemblage de tels dispositifs. Ce mmoire, divis en trois parties, propose lutilisation des liquides ioniques protiques comme lectrolytes pour lassemblage de supercapacits hybrides base doxyde de manganse et carbone. Dabord, le comportement pseudocapacitif des lectrodes base de films minces doxyde de manganse dans les liquides ioniques protiques ainsi que leurs proprits optiques sont tudis et valus. Des valeurs de capacitance spcifique allant jusqu 397 F/g ont t trouves dans cette partie. Ensuite, des mlanges composs par un solvant organique (actonitrile) et le liquide ionique protique sont prsents comme une manire de contourner la faible conductivit de ce dernier qui limite les valeurs de capacitance spcifique obtenir. Une amlioration de la capacitance spcifique denviron 30% est reporte dans ce chapitre. Finalement, lassemblage dune supercapacit hybride est prsent comme une stratgie efficace qui permet llargissement de la faible fentre de potentiel de travail obtenue avec les lectrodes base doxyde de manganse. De cette faon, la faisabilit de tel arrangement est montr ici, obtenant de valeurs de capacitance spcifique (16 F/g) ainsi que de puissance (81 W/kg) et dnergie spcifique (1,9 Wh/kg) acceptables en utilisant des liquides ioniques protiques comme lectrolytes de remplissage.
Resumo:
Ce projet de recherche mene en collaboration industrielle avec St-Jean Photochimie Inc. / PCAS Canada vise le developpement et la caracterisation de derives dipyrromethene pour des applications dans le domaine du photovoltaique. La quete du recoltage des photons se situant dans le proche-infrarouge a ete au centre des modifications structurales explorees afin daugmenter lefficacite de conversion des cellules solaires de type organique et a pigments photosensibles. Trois familles de composes integrant le motif dipyrromethene ont ete synthetisees et caracterisees du point de vue spectroscopique, electrochimique, structural ainsi que par modelisation moleculaire afin detablir des relations structures-proprietes. La premiere famille comporte six azadipyrromethenes au potentiel de coordination tetradentate sur des centres metalliques. Le developpement dune nouvelle voie synthetique asymetrique combinee a lutilisation dune voie symetrique classique ont permis dobtenir lensemble des combinaisons de substituants possibles sur les aryles proximaux incluant les noyaux 2-hydroxyphenyle, 2-methoxyphenyle et 2- pyridyle. La modulation du maximum dabsorption dans le rouge a pu etre faite entre 598 et 619 nm. De meme, la presence de groupements methoxyle ou hydroxyle augmente labsorption dans le violet (~410 nm) tel que demontre par modelisation. La caracterisation electrochimique a montre que les derives tetradentates etaient en general moins stables aux processus redox que leur contre-parti bidentate. La deuxieme famille comporte dix derives BODIPY fusionnes de facon asymetrique en position [b]. Laryle proximal a ete modifie de facon systematique afin de mieux comprendre limpact des substituents riches en electron et de la fusion de cycles aromatiques. De plus, ces derives ont ete mis en relation avec une vaste serie de composes analogues. Les resultats empiriques ont montre que les proprietes optoelectroniques de la plateforme sont regies par le degre de communication electronique entre laryle proximal, le pyrrole sur lequel il est attache et le noyau indolique adjacent a ce dernier. Les maximums dabsorption dans le rouge sont modulables entre 547 et 628 nm et la fluorescence des composes se situe dans le proche- infrarouge. Lun des compose sest revele souhaitable pour une utilisation en photovoltaique ainsi qua titre de sonde a pH. La troisieme famille comporte cinq complexes neutres de RuII bases sur des polypyridines et portant un ligand azadipyrromethene cyclometale. Les composes ont montre une forte absorption de photons dans la region de 600 a 800 nm (rouge a proche- infrarouge) et qui a pu etre etendue au-dela de 1100 nm dans le cas des derives portant un ligand terpyridine. Lanalyse des proprietes optoelectroniques de facon empirique et theorique a montre un impact significatif de la cyclometalation et ouvert la voie pour leur etude en tant que photosensibilisateurs en OPV et en DSSC. La capacite dun des complexes a photo-injecter un electron dans la bande de conduction du semi-conducteur TiO2 a ete demontre en collaboration avec le groupe du Pr Gerald J. Meyer a University of North Carolina at Chapel Hill, premier pas vers une utilisation dans les cellules solaires a pigments photosensibles. La stabilite des complexes en solution sest toutefois averee problematique et des pistes de solutions sont suggerees basees sur les connaissances acquises dans le cadre de cette these.
