Improved electrochemical performance of Sr2Fe1.5Mo0.4Nb0.1O6-δ -Sm0.2Ce0.8O2-δ composite cathodes by a one-pot method for intermediate temperature solid oxide fuel cells

In this paper, Sr₂Fe_1.5Mo_0.4Nb_0.1O_6-δ (SFMNb)-xSm_0.2Ce_0.8O_2-δ (SDC) (x = 0, 20, 30, 40, 50 wt%) composite cathode materials were synthesized by a one-pot combustion method to improve the electrochemical performance of SFMNb cathode for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs). The fabrication of composite cathodes by adding SDC to SFMNb is conducive to providing extended electrochemical reaction zones for oxygen reduction reactions (ORR). X-ray diffraction (XRD) demonstrates that SFMNb is chemically compatible with SDC electrolytes at temperature up to 1100 °C. Scanning electron microscope (SEM) indicates that the SFMNb-SDC composite cathodes have a porous network nanostructure as well as the single phase SFMNb. The conductivity and thermal expansion coefficient of the composite cathodes decrease with the increased content of SDC, while the electrochemical impedance spectra (EIS) exhibits that SFMNb-40SDC composite cathode has optimal electrochemical performance with low polarization resistance (R_p) on the La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O₃ electrolyte. The R_p of the SFMNb-40SDC composite cathode is about 0.047 Ω cm² at 800 °C in air. A single cell with SFMNb-40SDC cathode also displays favorable discharge performance, whose maximum power density is 1.22 W cm^-2 at 800 °C. All results indicate that SFMNb-40SDC composite material is a promising cathode candidate for IT-SOFCs.

Multivariate statistical modeling of an anode backing furnace - Modélisation statistique multivariée du four à cuisson des anodes utilisées dans la fabrication d'aluminium primaire

La stratégie actuelle de contrôle de la qualité de l’anode est inadéquate pour détecter les anodes défectueuses avant qu’elles ne soient installées dans les cuves d’électrolyse. Des travaux antérieurs ont porté sur la modélisation du procédé de fabrication des anodes afin de prédire leurs propriétés directement après la cuisson en utilisant des méthodes statistiques multivariées. La stratégie de carottage des anodes utilisée à l’usine partenaire fait en sorte que ce modèle ne peut être utilisé que pour prédire les propriétés des anodes cuites aux positions les plus chaudes et les plus froides du four à cuire. Le travail actuel propose une stratégie pour considérer l’histoire thermique des anodes cuites à n’importe quelle position et permettre de prédire leurs propriétés. Il est montré qu’en combinant des variables binaires pour définir l’alvéole et la position de cuisson avec les données routinières mesurées sur le four à cuire, les profils de température des anodes cuites à différentes positions peuvent être prédits. Également, ces données ont été incluses dans le modèle pour la prédiction des propriétés des anodes. Les résultats de prédiction ont été validés en effectuant du carottage supplémentaire et les performances du modèle sont concluantes pour la densité apparente et réelle, la force de compression, la réactivité à l’air et le Lc et ce peu importe la position de cuisson.

A bio-coke for anode production and the manufacturing method thereof

Dans l’industrie de l’aluminium, le coke de pétrole calciné est considéré comme étant le composant principal de l’anode. Une diminution dans la qualité du coke de pétrole a été observée suite à une augmentation de sa concentration en impuretés. Cela est très important pour les alumineries car ces impuretés, en plus d’avoir un effet réducteur sur la performance des anodes, contaminent le métal produit. Le coke de pétrole est aussi une source de carbone fossile et, durant sa consommation, lors du processus d’électrolyse, il y a production de CO2. Ce dernier est considéré comme un gaz à effet de serre et il est bien connu pour son rôle dans le réchauffement planétaire et aussi dans les changements climatiques. Le charbon de bois est disponible et est produit mondialement en grande quantité. Il pourrait être une alternative attrayante pour le coke de pétrole dans la fabrication des anodes de carbone utilisées dans les cuves d’électrolyse pour la production de l’aluminium. Toutefois, puisqu’il ne répond pas aux critères de fabrication des anodes, son utilisation représente donc un grand défi. En effet, ses principaux désavantages connus sont sa grande porosité, sa structure désordonnée et son haut taux de minéraux. De plus, sa densité et sa conductivité électrique ont été rapportées comme étant inférieures à celles du coke de pétrole. L’objectif de ce travail est d’explorer l’effet du traitement de chaleur sur les propriétés du charbon de bois et cela, dans le but de trouver celles qui s’approchent le plus des spécifications requises pour la production des anodes. L’évolution de la structure du charbon de bois calciné à haute température a été suivie à l’aide de différentes techniques. La réduction de son contenu en minéraux a été obtenue suite à des traitements avec de l’acide chlorhydrique utilisé à différentes concentrations. Finalement, différentes combinaisons de ces deux traitements, calcination et lixiviation, ont été essayées dans le but de trouver les meilleures conditions de traitement.

Conception, fabrication et caractérisation d'un biocapteur SPR à base de guides d'ondes photoniques sur substrat de verre

Résumé : Malgré le nombre croissant de capteurs dans les domaines de la chimie et la biologie, il reste encore à étudier en profondeur la complexité des interactions entre les différentes molécules présentes lors d’une détection à l’interface solide-liquide. Dans ce cadre, il est de tout intérêt de croiser différentes méthodes de détection afin d’obtenir des informations complémentaires. Le principal objectif de cette étude est de dimensionner, fabriquer et caractériser un détecteur optique intégré sur verre basé sur la résonance plasmonique de surface, destiné à terme à être combiné avec d’autres techniques de détection, dont un microcalorimètre. La résonance plasmonique de surface est une technique reconnue pour sa sensibilité adaptée à la détection de surface, qui a l’avantage d’être sans marquage et permet de fournir un suivi en temps réel de la cinétique d’une réaction. L’avantage principal de ce capteur est qu’il a été dimensionné pour une large gamme d’indice de réfraction de l’analyte, allant de 1,33 à 1,48. Ces valeurs correspondent à la plupart des entités biologiques associées à leurs couches d’accroche dont les matrices de polymères, présentés dans ce travail. Étant donné que beaucoup d’études biologiques nécessitent la comparaison de la mesure à une référence ou à une autre mesure, le second objectif du projet est d’étudier le potentiel du système SPR intégré sur verre pour la détection multi-analyte. Les trois premiers chapitres se concentrent sur l’objectif principal du projet. Le dimensionnement du dispositif est ainsi présenté, basé sur deux modélisations différentes, associées à plusieurs outils de calcul analytique et numérique. La première modélisation, basée sur l’approximation des interactions faibles, permet d’obtenir la plupart des informations nécessaires au dimensionnement du dispositif. La seconde modélisation, sans approximation, permet de valider le premier modèle approché et de compléter et affiner le dimensionnement. Le procédé de fabrication de la puce optique sur verre est ensuite décrit, ainsi que les instruments et protocoles de caractérisation. Un dispositif est obtenu présentant des sensibilités volumiques entre 1000 nm/RIU et 6000 nm/RIU suivant l’indice de réfraction de l’analyte. L’intégration 3D du guide grâce à son enterrage sélectif dans le verre confère au dispositif une grande compacité, le rendant adapté à la cointégration avec un microcalorimètre en particulier. Le dernier chapitre de la thèse présente l’étude de plusieurs techniques de multiplexage spectral adaptées à un système SPR intégré, exploitant en particulier la technologie sur verre. L’objectif est de fournir au moins deux détections simultanées. Dans ce cadre, plusieurs solutions sont proposées et les dispositifs associés sont dimensionnés, fabriqués et testés.

DESIGN, MODELING, AND FABRICATION OF MICROROBOT LEGS

This dissertation presents work done in the design, modeling, and fabrication of magnetically actuated microrobot legs. Novel fabrication processes for manufacturing multi-material compliant mechanisms have been used to fabricate effective legged robots at both the meso and micro scales, where the meso scale refers to the transition between macro and micro scales. This work discusses the development of a novel mesoscale manufacturing process, Laser Cut Elastomer Refill (LaCER), for prototyping millimeter-scale multi-material compliant mechanisms with elastomer hinges. Additionally discussed is an extension of previous work on the development of a microscale manufacturing process for fabricating micrometer-sale multi-material compliant mechanisms with elastomer hinges, with the added contribution of a method for incorporating magnetic materials for mechanism actuation using externally applied fields. As both of the fabrication processes outlined make significant use of highly compliant elastomer hinges, a fast, accurate modeling method for these hinges was desired for mechanism characterization and design. An analytical model was developed for this purpose, making use of the pseudo rigid-body (PRB) model and extending its utility to hinges with significant stretch component, such as those fabricated from elastomer materials. This model includes 3 springs with stiffnesses relating to material stiffness and hinge geometry, with additional correction factors for aspects particular to common multi-material hinge geometry. This model has been verified against a finite element analysis model (FEA), which in turn was matched to experimental data on mesoscale hinges manufactured using LaCER. These modeling methods have additionally been verified against experimental data from microscale hinges manufactured using the Si/elastomer/magnetics MEMS process. The development of several mechanisms is also discussed: including a mesoscale LaCER-fabricated hexapedal millirobot capable of walking at 2.4 body lengths per second; prototyped mesoscale LaCER-fabricated underactuated legs with asymmetrical features for improved performance; 1 centimeter cubed LaCER-fabricated magnetically-actuated hexapods which use the best-performing underactuated leg design to locomote at up to 10.6 body lengths per second; five microfabricated magnetically actuated single-hinge mechanisms; a 14-hinge, 11-link microfabricated gripper mechanism; a microfabricated robot leg mechansim demonstrated clearing a step height of 100 micrometers; and a 4 mm x 4 mm x 5 mm, 25 mg microfabricated magnetically-actuated hexapod, demonstrated walking at up to 2.25 body lengths per second.

Fabrication and optimizing of metal nano silicate as toxic metal absorbent from sea water

Pure Water, is a crucial demand of creature life. Following industrial development, extra amount of toxic metals such as chromium enters the environmental cycle through the sewage, which is considered as a serious threat for organisms. One of the modern methods of filtration and removal of contaminants in water, is applying Nano-technology. According to specific property of silicate materials, in this article we try to survey increased power in composites and various absorption in several morphologies and also synthesis of Nano-metal silicates with different morphologies as absorbent of metal toxic ions. At first, we synthesize nano zink silicate with three morphologies considering context and the purpose of this survey. 1) Nano synthesis of zink silicate hollow cavity by hydrothermal method in mixed solvent system of ethanol/glycol polyethylene. 2) Zink nano wires silicate in a water-based system by controlling the amount of sodium silicate. 3) Synthesis of nano zink silicate membrane. After synthesizing, we measured the cadmium ion absorbance by synthesized nano zink silicates. Controlling PH, is the applied absorption method. Next step, we synthesized nano zink-magnesium silicate composite in two various morphologies of nanowires and membrane by different precent of zink and magnesium, in order to optimize synthesized nano metal silicate. We used zink nitrate and magnesium nitrate and also measured cadmium absorption by synthesized nano metal silicates in the same way of PH control absorption. In the 3rd step, in order to determine the impact of the type of metal in nano metal silicate, we synthesized nano magnesium silicate and compared its absorption with nano zink silicate. Furthermore, we calculated the optimal concentration in one of synthesizes. Optimal concentration is the process which has the maximum absorption. While applying two methods of absorption in the test, finally we compared the effect of absorption method on the absorption level. Below you find further steps of synthesis: 1) Using IR, RAMAN, XRD spectroscopy to check the accuracy of synthesis. 2) Checking the dispersion of nano particles in ethanol solution by light microscope. 3) Measuring and observing particles with scanning electron microscope (SEM). 4) Using atomic absorption device for measuring the cadmium concentration in water-based solutions. The nano metal silicates were synthesized successfully. All of synthesized nano absorbents have the cadmium ion absorbency. The cadmium absorption via nano absorbents depend on various factors such as kind of metal in nano silicate and percent of metal in nano metal silicate composite. Meanwhile the absorption and PH control of medium containing the absorbent and solution would affect the cadmium absorption.

Scalable synthetic method for IT-SOFCs compounds

Póster presentado en: 12th EUROPEAN SOFC & SOE FORUM 2016. 5–8 July 2016, KKL Lucerne/Switzerland

Fabrication and characterization of a nanostructured TiO2/In2S3-Sb2S3/CuSCN extremely thin absorber (eta) solar cell

CuSCN extremely thin absorber solar cell. Nanostructured TiO2 deposited by screen printing on an ITO substrate was used as an n-type electrode. An ∼80 nm extremely thin layer of the system In2S3-Sb2S3 deposited by successive ionic layer adsorption and a reaction (silar) method was used as an absorber. The voids were filled with p-type CuSCN and the entire assembly was completed with a gold contact. The solar cell fabricated with this heterostructure showed an energy conversion efficiency of 4.9%, which is a promising result in the development of low cost and simple fabrication of solar cells.

L’industrie osseuse des Iroquoiens du site Mailhot-Curran (BgFn-2) : une étude des déchets de fabrication

Bien que l’os soit une matière première ayant joué un rôle essentiel au sein des activités quotidiennes des Iroquoiens du Saint-Laurent, il existe à ce jour très peu d’analyses systématiques de l’outillage en os et des débris de fabrication retrouvés en Iroquoianie. Afin de pallier ces lacunes, ce mémoire de maitrise porte sur l’analyse des vestiges en os ouvragés récupérés sur le site villageois Mailhot-Curran (BgFn-2), occupé durant le Sylvicole supérieur tardif par une communauté iroquoienne du Saint-Laurent. Plus précisément, l’étude consiste à analyser l’industrie osseuse en portant une attention particulière aux déchets de fabrication. Cet examen attentif a pour principal objectif de documenter les modes de gestion et de sélection de la matière première ainsi que d’améliorer la compréhension des techniques préhistoriques employées pour la fabrication des objets en os. Au moyen d’analyses technologiques, zooarchéologiques et tracéologiques, il sera possible de classifier les déchets de fabrication, de documenter leur origine technologique et, ultimement, de reconstituer un certain nombre de chaines opératoires. Une étude détaillée de la distribution spatiale des artéfacts permettra également de mieux comprendre l’organisation des activités dans l’espace villageois. Ce mémoire a aussi pour objectif de fournir des balises méthodologiques et empiriques relatives à l’étude des déchets de fabrications en os, afin de démontrer la pertinence de considérer ces derniers dans la compréhension des systèmes socioéconomiques et culturels.

Fibre Bragg gratings fabrication in four core fibres

Due to the limitation of the lens effect of the optical fibre and the inhomogeneity of the laser fluence on different cores, it is still challenging to controllably inscribe different fibre Bragg gratings (FBGs) in multicore fibres. In this article, we reported the FBG inscription in four core fibres (FCFs), whose cores are arranged in the corners of a square lattice. By investigating the influence of different inscription conditions during inscription, different results, such as simultaneous inscription of all cores, selectively inscription of individual or two cores, and even double scanning in perpendicular core couples by diagonal, are achieved. The phase mask scanning method, consisting of a 244nm Argon-ion frequencydoubled laser, air-bearing linear transfer stage and cylindrical lens and mirror setup, is used to precisely control the grating inscription in FCFs. The influence of three factors is systematically investigated to overcome the limitations, and they are the defocusing length between the cylindrical lens and the bare fibre, the rotation geometry of the fibre to the irritation beam, and the relative position of the fibre in the vertical direction of the laser beam.

L’industrie osseuse des Iroquoiens du site Mailhot-Curran (BgFn-2) : une étude des déchets de fabrication

Bien que l’os soit une matière première ayant joué un rôle essentiel au sein des activités quotidiennes des Iroquoiens du Saint-Laurent, il existe à ce jour très peu d’analyses systématiques de l’outillage en os et des débris de fabrication retrouvés en Iroquoianie. Afin de pallier ces lacunes, ce mémoire de maitrise porte sur l’analyse des vestiges en os ouvragés récupérés sur le site villageois Mailhot-Curran (BgFn-2), occupé durant le Sylvicole supérieur tardif par une communauté iroquoienne du Saint-Laurent. Plus précisément, l’étude consiste à analyser l’industrie osseuse en portant une attention particulière aux déchets de fabrication. Cet examen attentif a pour principal objectif de documenter les modes de gestion et de sélection de la matière première ainsi que d’améliorer la compréhension des techniques préhistoriques employées pour la fabrication des objets en os. Au moyen d’analyses technologiques, zooarchéologiques et tracéologiques, il sera possible de classifier les déchets de fabrication, de documenter leur origine technologique et, ultimement, de reconstituer un certain nombre de chaines opératoires. Une étude détaillée de la distribution spatiale des artéfacts permettra également de mieux comprendre l’organisation des activités dans l’espace villageois. Ce mémoire a aussi pour objectif de fournir des balises méthodologiques et empiriques relatives à l’étude des déchets de fabrications en os, afin de démontrer la pertinence de considérer ces derniers dans la compréhension des systèmes socioéconomiques et culturels.

Magnetic multilayer fabrication technology with selective activation of SU-8 films

Developing magnetic multilayers are essential for reducing the core eddy current losses in the integrated power magnetic components (inductors/transformers). PVD based processes are typically used to achieve the multilayers with thin dielectric spacers. However, those processes are costly, and can be difficult to integrate. It is evident that cost effective alternative is needed. In recent years, electrochemical processes have been investigated to address these issues. One such method would be to successive metallization of insulating photoresists acting as spacer layer (such as SU-8) with soft magnetic films (such as Ni-Fe-Co alloys). This paper describes an experimental procedure to fabricate magnetic multilayers with a thin variant of SU-8 2 (< 1.5 µm) as inter-layers for integrated micro-inductors/transformers for power conversion applications.

Development of antibacterial ZnO-loaded cotton fabric based on in situ fabrication

A method provided for the deposition of nanostructured ZnO on cotton fabric to introduce antibacterial functionality was presented in this article. This strategy enabled fabric to be coated with inorganic-based functional materials through in situ synthesis of nanoparticles using ultrasonic irradiation. The amino-terminated silicon sol (AEAPTS) was employed to generate nanostructured ZnO, and the mechanism of the ultrasound-assisted coating was proposed. Antibacterial activities, UV protection and other properties of ZnO-loaded cotton characterized by SEM, FTIR, XRD and TGA were investigated. The results indicated that ZnO-loaded cotton exhibited excellent UV protective property, efficient antibacterial activities, well water-resistant effect, together with moderate cytotoxicity against L929 and lower tensile strength. The developed method provides not only a facile way for in situ synthesis of ZnO on textile but also the production of antibacterial materials for healthcare applications.

A Highly Improved Method For Sensitive Determination Of Amitriptyline In Pharmaceutical Formulations Using An Unmodified Carbon Nanotube Electrode In The Presence Of Sulfuric Acid.

The present paper describes a novel, simple and reliable differential pulse voltammetric method for determining amitriptyline (AMT) in pharmaceutical formulations. It has been described for many authors that this antidepressant is electrochemically inactive at carbon electrodes. However, the procedure proposed herein consisted in electrochemically oxidizing AMT at an unmodified carbon nanotube paste electrode in the presence of 0.1 mol L(-1) sulfuric acid used as electrolyte. At such concentration, the acid facilitated the AMT electroxidation through one-electron transfer at 1.33 V vs. Ag/AgCl, as observed by the augmentation of peak current. Concerning optimized conditions (modulation time 5 ms, scan rate 90 mV s(-1), and pulse amplitude 120 mV) a linear calibration curve was constructed in the range of 0.0-30.0 μmol L(-1), with a correlation coefficient of 0.9991 and a limit of detection of 1.61 μmol L(-1). The procedure was successfully validated for intra- and inter-day precision and accuracy. Moreover, its feasibility was assessed through analysis of commercial pharmaceutical formulations and it has been compared to the UV-vis spectrophotometric method used as standard analytical technique recommended by the Brazilian Pharmacopoeia.

Influence Of Delivery Method On Neuroprotection By Bone Marrow Mononuclear Cell Therapy Following Ventral Root Reimplantation With Fibrin Sealant.

The present work compared the local injection of mononuclear cells to the spinal cord lateral funiculus with the alternative approach of local delivery with fibrin sealant after ventral root avulsion (VRA) and reimplantation. For that, female adult Lewis rats were divided into the following groups: avulsion only, reimplantation with fibrin sealant; root repair with fibrin sealant associated with mononuclear cells; and repair with fibrin sealant and injected mononuclear cells. Cell therapy resulted in greater survival of spinal motoneurons up to four weeks post-surgery, especially when mononuclear cells were added to the fibrin glue. Injection of mononuclear cells to the lateral funiculus yield similar results to the reimplantation alone. Additionally, mononuclear cells added to the fibrin glue increased neurotrophic factor gene transcript levels in the spinal cord ventral horn. Regarding the motor recovery, evaluated by the functional peroneal index, as well as the paw print pressure, cell treated rats performed equally well as compared to reimplanted only animals, and significantly better than the avulsion only subjects. The results herein demonstrate that mononuclear cells therapy is neuroprotective by increasing levels of brain derived neurotrophic factor (BDNF) and glial derived neurotrophic factor (GDNF). Moreover, the use of fibrin sealant mononuclear cells delivery approach gave the best and more long lasting results.