An efficient and flexible synthesis of model lignin oligomers

The use of model compounds in the development of selective lignin depolymerisation processes has been limited by the lack of complexity of these models compared with lignin itself. In this paper we report a convergent and efficient synthetic method for the flexible, multi-gram preparation of model lignin hexamers and octamers containing three of the most common connectivity motifs found within native lignin, namely ß-O-4', 5-5' and ß-5', which will be used to further the mechanistic understanding of lignin depolymerisation processes.

The electrochemical reduction of 1-bromo-4-nitrobenzene at zinc electrodes in a room-temperature ionic liquid: a facile route for the formation of arylzinc compounds

The electrochemical reduction of 1-bromo-4-nitrobenzene (p-BrC₆H₄NO₂) at zinc microelectrodes in the [C(₄)mPyrr][NTf₂] ionic liquid was investigated via cyclic voltammetry. The reduction was found to occur via an EC type mechanism, where p-BrC₆H₄NO₂ is first reduced by one electron, quasi-reversibly, to yield the corresponding radical anion. The radical anions then react with the Zn electrode to form arylzinc products. Introduction of carbon dioxide into the system led to reaction with the arylzinc species, fingerprinting the formation of the latter. This method thus demonstrates a proof-of-concept of the formation of functionalised arylzinc species.

Towards more flexible Architecture Description Languages for industrial applications

Architecture Description Languages (ADLs) have emerged in recent years as a tool for providing high-level descriptions of software systems in terms of their architectural elements and the relationships among them. Most of the current ADLs exhibit limitations which prevent their widespread use in industrial applications. In this paper, we discuss these limitations and introduce ALI, an ADL that has been developed to address such limitations. The ALI language provides a rich and flexible syntax for describing component interfaces, architectural patterns, and meta-information. Multiple graphical architectural views can then be derived from ALI's textual notation.

Flexible energetics of cheetah hunting strategies provide resistance against kleptoparasitism

Population viability is driven by individual survival, which in turn depends on individuals balancing energy budgets. As carnivores may function close to maximum sustained power outputs, decreased food availability or increased activity may render some populations energetically vulnerable. Prey theft may compromise energetic budgets of mesopredators, such as cheetahs and wild dogs, which are susceptible to competition from larger carnivores. We show that daily energy expenditure (DEE) of cheetahs was similar to size-based predictions and positively related to distance traveled. Theft at 25% only requires cheetahs to hunt for an extra 1.1 hour per day, increasing DEE by just 12%. Therefore, not all mesopredators are energetically constrained by direct competition. Other factors that increase DEE, such as those that increase travel, may be more
important for population viability.

Beyond the standard work model? Varieties of flexible working time in European economies

Working time has been among the first aspect of the employment relation to be the object of intense regulation at the national and supra-national level. This standard regulation of working time comprised a number of elements: full-time hours, rigid working schedules, strong employers’ control and clear boundaries around working time In spite of general claims about the erosion of this model, few studies have investigated this process in a comparative and empirical perspective. The aim of this paper is to investigate the diversity of working time arrangements in European economies by applying latent class analysis to data
from the European Working Conditions Survey (EWCS). This analysis shows the existence of six different types of working time organization highlighting five cross-national patterns: multiple flexibilities, extended flexibility, standard, rigid and fragmented time.

An Adaptive Machine Learning Decision System for Flexible Predictive Maintenance

Process monitoring and Predictive Maintenance (PdM) are gaining increasing attention in most manufacturing environments as a means of reducing maintenance related costs and downtime. This is especially true in industries that are data intensive such as semiconductor manufacturing. In this paper an adaptive PdM based flexible maintenance scheduling decision support system, which pays particular attention to associated opportunity and risk costs, is presented. The proposed system, which employs Machine Learning and regularized regression methods, exploits new information as it becomes available from newly processed components to refine remaining useful life estimates and associated costs and risks. The system has been validated on a real industrial dataset related to an Ion Beam Etching process for semiconductor manufacturing.

Flexible fault ride through strategy for wind farm clusters in power systems with high wind power penetration

This paper investigates a flexible fault ride through strategy for power systems in China with high wind power penetration. The strategy comprises of adaptive fault ride through requirements and maximum power restrictions of the wind farms with weak fault ride through capabilities. The slight faults and moderate faults with high probability are the main defending objective of the strategy. The adaptive fault ride through requirement in the strategy consists of two sub fault ride through requirements, a temporary slight voltage ride through requirement corresponding to a slight fault incident, with a moderate voltage ride through requirement corresponding to a moderate fault. The temporary overloading capability of the wind farm is reflected in both requirements to enhance the capability to defend slight faults and to avoid tripping when the crowbar is disconnected after moderate faults are cleared. For those wind farms that cannot meet the adaptive fault ride through requirement, restrictions are put on the maximum power output. Simulation results show that the flexible fault ride through strategy increases the fault ride through capability of the wind farm clusters and reduces the wind power curtailment during faults.

The use of carbon and gold electrodes in anodic stripping voltammetric heavy metal sensors.

The use of anodic stripping voltammetry (ASV)has been proven in the past to be a precise and sensitive analytical method with an excellent limit of detection. Electrochemical sensors could help to avoid expensive and time consuming procedures as sample taking and storage and provide a both sensitive and reliable method for the direct monitoring of heavy metals in the aquatic environment. Solid electrodes which have been used in this work, were produced using previously developed methods. Commercially available and newly designed, screen printed carbon and gold plated working electrodes (WE) were compared. Good results were achieved with the screen printed and plated electrodes under conditions optimized for each electrode material. The electrode stability, reproducibility of single measurements and the limit of detection obtained for Pb were satisfactory (3*10-6mol/l on screen printed carbon WEs after 60 s of deposition and 6*10-6 mol/l on gold plated WEs after 5 min of deposition). Complete 3-electrode-sets (counter, reference and working electrode) were screen printed on different substrates (glass, polycarbonate and alumina). Also here, both carbon and gold were used as WE. Using 3-electrode-sets with a gold plated WE on glass was a limit of detection of 7*10-7 mol/l was achieved after only 60 s of deposition.

One-Electron Reduction of 2-Nitrotoluene, Nitrocyclopentane, and 1-Nitrobutane in Room Temperature Ionic Liquids: A Comparative Study of Butler–Volmer and Symmetric Marcus–Hush Theories Using Microdisk Electrodes

The voltammetry for the reduction of 2-nitrotoluene at a gold microdisk electrode is reported in two ionic liquids: trihexyltetradecylphosphonium tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphate ([P-14,P-6,P-6,P-6][FAP]) and 1-ethyl-3-methylimidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide ([Emim][NTf2]). The reduction of nitrocyclopentane (NCP) and 1-nitrobutane (BuN) was investigated using voltammetry at a gold microdisk electrode in the ionic liquid [P-14,P-6,P-6,P-6][FAP]. Simulated voltammograms, generated through the use of ButlerVolmer theory and symmetric MarcusHush theory, were compared to experimental data, with both theories parametrizing the data similarly well. An experimental value for the Marcusian parameter, 1 was also determined in all cases. For the reduction of 2-nitrotoluene, this was 0.5 +/- 0.1 eV in both solvents, while for NCP and BuN in [P-14,P-6,P-6,P-6][FAP], it was 2 +/- 0.1 and 5 +/- 0.1 eV, respectively. This is attributed to the localization of charge on the nitro group and the primary nitro alkyls increased interaction with the environment, resulting in a larger reorganization energy.

Split Converter-Fed SRM Drive for Flexible Charging in EV/HEV Applications

Electric vehicles (EVs) and hybrid EVs are the way forward for green transportation and for establishing low-carbon economy. This paper presents a split converter-fed four-phase switched reluctance motor (SRM) drive to realize flexible integrated charging functions (dc and ac sources). The machine is featured with a central-tapped winding node, eight stator slots, and six rotor poles (8/6). In the driving mode, the developed topology has the same characteristics as the traditional asymmetric bridge topology but better fault tolerance. The proposed system supports battery energy balance and on-board dc and ac charging. When connecting with an ac power grid, the proposed topology has a merit of the multilevel converter; the charging current control can be achieved by the improved hysteresis control. The energy flow between the two batteries is balanced by the hysteresis control based on their state-of-charge conditions. Simulation results in MATLAB/Simulink and experiments on a 150-W prototype SRM validate the effectiveness of the proposed technologies, which may provide a solution to EV charging issues associated with significant infrastructure requirements.

Flexible management of bandwidth and redundancy in fieldbuses

Os sistemas distribuídos embarcados (Distributed Embedded Systems – DES) têm sido usados ao longo dos últimos anos em muitos domínios de aplicação, da robótica, ao controlo de processos industriais passando pela aviónica e pelas aplicações veiculares, esperando-se que esta tendência continue nos próximos anos. A confiança no funcionamento é uma propriedade importante nestes domínios de aplicação, visto que os serviços têm de ser executados em tempo útil e de forma previsível, caso contrário, podem ocorrer danos económicos ou a vida de seres humanos poderá ser posta em causa. Na fase de projecto destes sistemas é impossível prever todos os cenários de falhas devido ao não determinismo do ambiente envolvente, sendo necessária a inclusão de mecanismos de tolerância a falhas. Adicionalmente, algumas destas aplicações requerem muita largura de banda, que também poderá ser usada para a evolução dos sistemas, adicionandolhes novas funcionalidades. A flexibilidade de um sistema é uma propriedade importante, pois permite a sua adaptação às condições e requisitos envolventes, contribuindo também para a simplicidade de manutenção e reparação. Adicionalmente, nos sistemas embarcados, a flexibilidade também é importante por potenciar uma melhor utilização dos, muitas vezes escassos, recursos existentes. Uma forma evidente de aumentar a largura de banda e a tolerância a falhas dos sistemas embarcados distribuídos é a replicação dos barramentos do sistema. Algumas soluções existentes, quer comerciais quer académicas, propõem a replicação dos barramentos para aumento da largura de banda ou para aumento da tolerância a falhas. No entanto e quase invariavelmente, o propósito é apenas um, sendo raras as soluções que disponibilizam uma maior largura de banda e um aumento da tolerância a falhas. Um destes raros exemplos é o FlexRay, com a limitação de apenas ser permitido o uso de dois barramentos. Esta tese apresentada e discute uma proposta para usar a replicação de barramentos de uma forma flexível com o objectivo duplo de aumentar a largura de banda e a tolerância a falhas. A flexibilidade dos protocolos propostos também permite a gestão dinâmica da topologia da rede, sendo o número de barramentos apenas limitado pelo hardware/software. As propostas desta tese foram validadas recorrendo ao barramento de campo CAN – Controller Area Network, escolhido devido à sua grande implantação no mercado. Mais especificamente, as soluções propostas foram implementadas e validadas usando um paradigma que combina flexibilidade com comunicações event-triggered e time-triggered: o FTT – Flexible Time- Triggered. No entanto, uma generalização para CAN nativo é também apresentada e discutida. A inclusão de mecanismos de replicação do barramento impõe a alteração dos antigos protocolos de replicação e substituição do nó mestre, bem como a definição de novos protocolos para esta finalidade. Este trabalho tira partido da arquitectura centralizada e da replicação do nó mestre para suportar de forma eficiente e flexível a replicação de barramentos. Em caso de ocorrência de uma falta num barramento (ou barramentos) que poderia provocar uma falha no sistema, os protocolos e componentes propostos nesta tese fazem com que o sistema reaja, mudando para um modo de funcionamento degradado. As mensagens que estavam a ser transmitidas nos barramentos onde ocorreu a falta são reencaminhadas para os outros barramentos. A replicação do nó mestre baseia-se numa estratégia líder-seguidores (leaderfollowers), onde o líder (leader) controla todo o sistema enquanto os seguidores (followers) servem como nós de reserva. Se um erro ocorrer no nó líder, um dos nós seguidores passará a controlar o sistema de uma forma transparente e mantendo as mesmas funcionalidades. As propostas desta tese foram também generalizadas para CAN nativo, tendo sido para tal propostos dois componentes adicionais. É, desta forma possível ter as mesmas capacidades de tolerância a falhas ao nível dos barramentos juntamente com a gestão dinâmica da topologia de rede. Todas as propostas desta tese foram implementadas e avaliadas. Uma implementação inicial, apenas com um barramento foi avaliada recorrendo a uma aplicação real, uma equipa de futebol robótico onde o protocolo FTT-CAN foi usado no controlo de movimento e da odometria. A avaliação do sistema com múltiplos barramentos foi feita numa plataforma de teste em laboratório. Para tal foi desenvolvido um sistema de injecção de faltas que permite impor faltas nos barramentos e nos nós mestre, e um sistema de medida de atrasos destinado a medir o tempo de resposta após a ocorrência de uma falta.

Thin mercury film electrodes in dynamic speciation studies of metals

No presente trabalho, foi avaliado o desempenho e a aplicabilidade do eléctrodo de filme fino de mercúrio, em estudos de especiação dinâmica de metais vestigiais. Para tal, foram utilizadas duas técnicas electroanalíticas de redissolução: a clássica Voltametria de Redissolução Anódica (ASV) e a recentemente desenvolvida, Cronopotenciometria de Redissolução com varrimento do potencial de deposição (SSCP). As propriedades de troca-iónica e de transporte de massa de películas mistas preparadas a partir de dois polímeros com características distintas, o Nafion (NA) e o 4-Poliestireno sulfonato de sódio (PSS), foram avaliadas, antes da sua aplicação no âmbito da especiação de metais. Estas películas de NA-PSS demonstraram uma elevada sensibilidade, reprodutibilidade, estabilidade mecânica, bem como, propriedades de anti-bloqueio adequadas na modificação química do eléctrodo de filme fino de mercúrio (TMFE) e, na sua aplicação na determinação de catiões metálicos vestigiais em amostras complexas, por ASV. Para além disso, o desempenho de membranas do polielectrólito PSS em estudos de voltametria de troca-iónica (IEV) foi estudado. O objectivo desta investigação foi reunir as condições ideais na preparação de películas de PSS estáveis e com uma densidade de carga negativa elevada, de modo a aumentar a acumulação electrostática de catiões metálicos no filme polimérico e por conseguinte, conseguir incrementos no sinal voltamétrico. O desempenho e aplicabilidade do TMFE em estudos de especiação de metais vestigiais foram extendidos à SSCP como técnica analítica. Dada a elevada sensibilidade e resolução evidenciada pelo TMFE, este revelou ser uma alternativa adequada aos eléctrodos de mercúrio convencionais, podendo ser utilizado durante um dia de trabalho, sem degradação aparente do sinal analítico de SCP. As curvas de SSCP obtidas experimentalmente utilizando o TMFE estavam em concordância com aquelas previstas pela teoria. Para além disso, a constante de estabilidade (K) calculada a partir do desvio do potencial de meia-onda, para dois sistemas metal-complexo lábeis, aproxima-se não só do valor teórico, como também daquele obtido utilizando o eléctrodo de mercúrio de gota suspensa (HMDE). Adicionalmente, o critério experimental de labilidade inerente a esta técnica foi validado e o grau de labilidade para um dado sistema metal-complexo foi determinado, utilizando o filme fino de mercúrio depositado sob um eléctrodo rotativo (TMF-RDE). Este eléctrodo é muito útil na determinação de parâmetros cinéticos, como é o caso da constante de velocidade de associação (ka), uma vez que as condições hidrodinâmicas, durante a etapa de deposição, se encontram bem definidas.