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Titre : Caractérisation et prise en compte des effets d’échelle dans les massifs rocheux. Application aux ouvrages miniers Type de document : texte imprimé Auteurs : Youcef Cheikhaoui, Auteur ; Salim Bensehamdi, Directeur de thèse ; Hamza Cheniti, Directeur de thèse Editeur : Annaba : Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie (ENSMM) Année de publication : 2022 Importance : 302 p. Format : 30 cm Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Thèses de Doctorat Tags : Résistance du pilier Théorie de Weibull Effet d’échelle Effet de forme Mathématica Index. décimale : 622.2 Techniques d'excavation Résumé : Cette étude vise à proposer une méthodologie permettant l’évaluation de la résistance caractéristique d’un pilier dans une carrière ou une mine souterraine en tenant compte de l’effet d’échelle et de l’effet de forme. La résistance caractéristique est appréhendée en termes de probabilité de dépasser une certaine valeur de résistance en compression. Une formulation analytique associant l’approche de Weibull (1939) qui tient compte des effets d’échelle et l’approche de Galvin et al. (1996) qui tient compte des effets de forme est développée. Une application est proposée à partir des données de la mine du plomb - zinc de Chaabet El-HamraSETIF. L’un des avantages de la mesure de résistance probabiliste est sa relation fonctionnelle avec la déformation au niveau des piliers et l'avancement des travaux des sites miniers. Il est nécessaire de choisir une taille critique optimale pour les piliers afin d'assurer leur bon fonctionnement et leur sécurité. L’étude expérimentale, à travers l’utilisation des paramètres de Weibull pour estimer les coefficients de puissance de la formule de résistance, suggère des valeurs a= -0.42 et b= 5.15 pour le cas du minerai de zinc de Chaabet El-Hamra. Les valeurs du facteur de sécurité indiquent qu'il existe des blocs dans la mine à risque de défaillance, il y a donc des piliers à l’intervenir en premier pour être stables. Une autre analyse détaillée est recommandée pour les piliers avec un facteur de sécurité moyen est inférieur à un et toujours stable. La modélisation a pour objet la représentation mathématique des phénomènes physiques, le modèle doit refléter les principales propriétés intrinsèques du phénomène à étudier. Apres sa création, le model sera exécuté et validé dans un environnement informatique.Les valeurs de la résistance obtenues par l’algorithme sur Mathématica sont logiques en termes de valeurs dans le cas d’un pilier sans et avec des fissures. Dans le cas d’utiliser un nombre constant des mailles pour différente valeurs de volume, alors on a une tendance similitude à la littérature de sorte qu’elle montre bien une diminution de la résistance avec l’augmentation du volume (effet de volume) et que l’on s’aperçoit qu’il y a une valeur critique de la résistance ou il n y a aucune diminution de la résistance se fait au-delà taille critique. Une comparaison entre les courbe trouvées pour le cas d’un pilier carré w/h=1 montre la même tendance dans l’estimation de résistance par le modèle numérique à la base des paramètres de Weibull et celle de Mathématica. Caractérisation et prise en compte des effets d’échelle dans les massifs rocheux. Application aux ouvrages miniers [texte imprimé] / Youcef Cheikhaoui, Auteur ; Salim Bensehamdi, Directeur de thèse ; Hamza Cheniti, Directeur de thèse . - Annaba : Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie (ENSMM), 2022 . - 302 p. ; 30 cm + CD.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses de Doctorat Tags : Résistance du pilier Théorie de Weibull Effet d’échelle Effet de forme Mathématica Index. décimale : 622.2 Techniques d'excavation Résumé : Cette étude vise à proposer une méthodologie permettant l’évaluation de la résistance caractéristique d’un pilier dans une carrière ou une mine souterraine en tenant compte de l’effet d’échelle et de l’effet de forme. La résistance caractéristique est appréhendée en termes de probabilité de dépasser une certaine valeur de résistance en compression. Une formulation analytique associant l’approche de Weibull (1939) qui tient compte des effets d’échelle et l’approche de Galvin et al. (1996) qui tient compte des effets de forme est développée. Une application est proposée à partir des données de la mine du plomb - zinc de Chaabet El-HamraSETIF. L’un des avantages de la mesure de résistance probabiliste est sa relation fonctionnelle avec la déformation au niveau des piliers et l'avancement des travaux des sites miniers. Il est nécessaire de choisir une taille critique optimale pour les piliers afin d'assurer leur bon fonctionnement et leur sécurité. L’étude expérimentale, à travers l’utilisation des paramètres de Weibull pour estimer les coefficients de puissance de la formule de résistance, suggère des valeurs a= -0.42 et b= 5.15 pour le cas du minerai de zinc de Chaabet El-Hamra. Les valeurs du facteur de sécurité indiquent qu'il existe des blocs dans la mine à risque de défaillance, il y a donc des piliers à l’intervenir en premier pour être stables. Une autre analyse détaillée est recommandée pour les piliers avec un facteur de sécurité moyen est inférieur à un et toujours stable. La modélisation a pour objet la représentation mathématique des phénomènes physiques, le modèle doit refléter les principales propriétés intrinsèques du phénomène à étudier. Apres sa création, le model sera exécuté et validé dans un environnement informatique.Les valeurs de la résistance obtenues par l’algorithme sur Mathématica sont logiques en termes de valeurs dans le cas d’un pilier sans et avec des fissures. Dans le cas d’utiliser un nombre constant des mailles pour différente valeurs de volume, alors on a une tendance similitude à la littérature de sorte qu’elle montre bien une diminution de la résistance avec l’augmentation du volume (effet de volume) et que l’on s’aperçoit qu’il y a une valeur critique de la résistance ou il n y a aucune diminution de la résistance se fait au-delà taille critique. Une comparaison entre les courbe trouvées pour le cas d’un pilier carré w/h=1 montre la même tendance dans l’estimation de résistance par le modèle numérique à la base des paramètres de Weibull et celle de Mathématica. Exemplaires (3)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité C1-10/22 622.2 CHE C1 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt C2-11/22 622.2 CHE C2 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt C3-12/22 622.2 CHE C3 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt
Titre : Contribution à l’étude de quelques propriétés physico-chimiques de matériaux nanostructurés à base de Fe-Co-R Type de document : texte imprimé Auteurs : Nacira Djellal, Auteur ; Djamel Eddine Mekki, Directeur de thèse ; Tarek Tahraoui, Directeur de thèse ; Laboratoire des Mines, Matériaux et Métallurgie (L3M), Editeur scientifique Editeur : Annaba : Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie (ENSMM) Année de publication : 2022 Importance : 162 p. Format : 30 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses de Doctorat Tags : Nanoparticules Alliages Fe-Co Broyage mécanique haute énergie Terres rare Matériaux magnétiques doux. Index. décimale : 669 Métallurgie Résumé : Des poudres nanostructurées (Fe65Co35)95 (Pr6O11)5 et (Fe65Co35)95 (R2O3)5 (R= Rien, La, Nd, Sm) ont été préparées par broyage mécanique haute énergie (correspond à une vitesse de rotation, W, égale à 1200 rpm) afin d'étudier l'effet des terres rares sur les propriétés microstructurale magnétiques de Fe65Co35. Des nanomatériaux de type (Fe65Co35)95 (Pr6O11)5 ont également été préparés par broyage mécanique basse énergie (correspond à une vitesse de rotation, W, égale à 250 rpm) afin d’analyser l’effet du temps et de la vitesse de broyage sur le comportement microstructural, structural et magnétique de ces alliages. Le temps minimum pour leur obtention a été établi. L’identification des phases, l’évolution des paramètres à l’échelle atomique (taille moyenne de cristallites, microcontraintes et paramètre de maille), la morphologie des particules de poudres, la magnétisation et la coercivité en fonction de la température ainsi que la stabilité thermique des systèmes élaborés ont été étudiés par diffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage, magnétomètrie à échantillon vibrant, spectrométrie Mössbauer et calorimétrie différentielle à balayage. L’affinement Rietveld des diffractogrammes de rayons X et l’analyse des spectres Mössbauer ont montré la dissolution totale de Co, Pr6O11 et R2O3 (R=La, Nd, Sm) dans la structure cristalline cubique centrée de Fe. L'addition de terres rares a donné lieu à une diminution des micro-contraintes, et de la taille des cristallites. Les spectres Mössbauer ont révélé l’augmentation du champ hyperfin moyen en ajoutant des terres rares à la composition initiale Fe65Co35. Les mesures magnétiques ont montré le comportement ferromagnétique de toutes les compositions préparées. Contribution à l’étude de quelques propriétés physico-chimiques de matériaux nanostructurés à base de Fe-Co-R [texte imprimé] / Nacira Djellal, Auteur ; Djamel Eddine Mekki, Directeur de thèse ; Tarek Tahraoui, Directeur de thèse ; Laboratoire des Mines, Matériaux et Métallurgie (L3M), Editeur scientifique . - Annaba : Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie (ENSMM), 2022 . - 162 p. ; 30 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses de Doctorat Tags : Nanoparticules Alliages Fe-Co Broyage mécanique haute énergie Terres rare Matériaux magnétiques doux. Index. décimale : 669 Métallurgie Résumé : Des poudres nanostructurées (Fe65Co35)95 (Pr6O11)5 et (Fe65Co35)95 (R2O3)5 (R= Rien, La, Nd, Sm) ont été préparées par broyage mécanique haute énergie (correspond à une vitesse de rotation, W, égale à 1200 rpm) afin d'étudier l'effet des terres rares sur les propriétés microstructurale magnétiques de Fe65Co35. Des nanomatériaux de type (Fe65Co35)95 (Pr6O11)5 ont également été préparés par broyage mécanique basse énergie (correspond à une vitesse de rotation, W, égale à 250 rpm) afin d’analyser l’effet du temps et de la vitesse de broyage sur le comportement microstructural, structural et magnétique de ces alliages. Le temps minimum pour leur obtention a été établi. L’identification des phases, l’évolution des paramètres à l’échelle atomique (taille moyenne de cristallites, microcontraintes et paramètre de maille), la morphologie des particules de poudres, la magnétisation et la coercivité en fonction de la température ainsi que la stabilité thermique des systèmes élaborés ont été étudiés par diffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage, magnétomètrie à échantillon vibrant, spectrométrie Mössbauer et calorimétrie différentielle à balayage. L’affinement Rietveld des diffractogrammes de rayons X et l’analyse des spectres Mössbauer ont montré la dissolution totale de Co, Pr6O11 et R2O3 (R=La, Nd, Sm) dans la structure cristalline cubique centrée de Fe. L'addition de terres rares a donné lieu à une diminution des micro-contraintes, et de la taille des cristallites. Les spectres Mössbauer ont révélé l’augmentation du champ hyperfin moyen en ajoutant des terres rares à la composition initiale Fe65Co35. Les mesures magnétiques ont montré le comportement ferromagnétique de toutes les compositions préparées. Exemplaires (3)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité C1-04/22 669 DJE C1 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt C2-05/22 669 DJE C2 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt C3-06/22 669 DJE C3 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt
Titre : Etude expérimentale et modélisation de l’adoucissement induit par restauration et/ou recristallisation dans les alliages d’aluminium Type de document : texte imprimé Auteurs : Manel Houria, Auteur ; Nedjoua Matougui, Directeur de thèse ; Brahim Mehdi, Directeur de thèse Editeur : Annaba : Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie (ENSMM) Année de publication : 2022 Importance : 193 p. Format : 30 cm Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Tags : Alliage d’aluminium AA2024-T3 adoucissement statique restauration statique recristallisation statique écrouissage précipités anisotropie plastique modèle de JMAK microstructure microtexture. Index. décimale : 669 Métallurgie Résumé : L’objectif principal de la présente thèse est d’approfondir les connaissances actuelles concernant la cinétique d’adoucissement statique induit par restauration et/ou recristallisation dans l’alliage d’aluminium AA2024-T3 en mettant l’accent sur les facteurs qui l’influent. Les objectifs secondaires consistent en ; (i) L’étude et la compréhension du comportement mécanique du AA2024-T3 ainsi que l’étude de l’influence de l’anisotropie plastique sur le comportement mécanique à l’échelle macrostructurale et microstructurale. (ii) L’étude et la modélisation de la cinétique d’adoucissement statique sous l’influence de différentes conditions de déformation, température, précipitation, anisotropie plastique. Pour ce faire, des essais de traction uniaxiale ont été réalisés à température ambiante aux niveaux de déformation de 4%, 8% et 10% selon les trois directions : 0°, 45° et 90° par rapport à la DL. Les échantillons ont ensuite été recuits à 350 °C et 400 °C pendant différentes durées de maintien. Les déformations plastiques sont utilisées pour caractériser l’anisotropie plastique et mesurer les valeurs du coefficient Lankford R. Le critère de Hill 1948 a été utilisé pour valider la méthodologie expérimentale de mesure des valeurs R. Ensuite, la relation 𝜎 − 𝜀 a été bien décrite par l'équation de Ludwick à faible niveau de déformation, tandis que la loi de Voce est valable pour les déformations moyennes et élevées. Afin d'affiner la partie modélisation, la courbe de Kocks est identifiée à l'échelle macroscopique en lissant les courbes de durcissement expérimentales à différentes déformations et directions. Une bonne analyse d'écrouissage affectée par le comportement anisotrope plastique est obtenue en utilisant les déformations limites calculées et identifiées dans lesquelles les points d'instabilité ont été déduits sur l'intersection des courbes 𝜎 − 𝜀 et 𝜃 − 𝜀. Pour corréler avec l’échelle microstructurale, l'évolution des paramètres microstructuraux a été analysée par le raffinement de Rietveld. Ce qui a montré que la taille des cristallites, la micro-déformation et la densité des dislocations dépendent du niveau de déformation et d’anisotropie plastique. Ensuite, la cinétique d’adoucissement statique a été décrite par l’équation modifiée de JMAK. Cette étude a montré que la cinétique d’adoucissement statique d’AA2024-T3 est influencée par les paramètres du processus de la mise en forme ainsi que l’anisotropie plastique. Pour valider l'influence de la déformation, la température et de l'anisotropie plastique sur le l’adoucissement statique, la caractérisation de la microstructure et de la microtexture a été effectuée en utilisant une combinaison de tests de microdureté Vickers, microscopie optique, calorimétrie différentielle à balayage, microscopie électronique à balayage et en transmission et diffraction par rétrodiffusion d'électrons avant et après le recuit d’adoucissement.
Etude expérimentale et modélisation de l’adoucissement induit par restauration et/ou recristallisation dans les alliages d’aluminium [texte imprimé] / Manel Houria, Auteur ; Nedjoua Matougui, Directeur de thèse ; Brahim Mehdi, Directeur de thèse . - Annaba : Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie (ENSMM), 2022 . - 193 p. ; 30 cm + CD.
Langues : Français (fre)
Tags : Alliage d’aluminium AA2024-T3 adoucissement statique restauration statique recristallisation statique écrouissage précipités anisotropie plastique modèle de JMAK microstructure microtexture. Index. décimale : 669 Métallurgie Résumé : L’objectif principal de la présente thèse est d’approfondir les connaissances actuelles concernant la cinétique d’adoucissement statique induit par restauration et/ou recristallisation dans l’alliage d’aluminium AA2024-T3 en mettant l’accent sur les facteurs qui l’influent. Les objectifs secondaires consistent en ; (i) L’étude et la compréhension du comportement mécanique du AA2024-T3 ainsi que l’étude de l’influence de l’anisotropie plastique sur le comportement mécanique à l’échelle macrostructurale et microstructurale. (ii) L’étude et la modélisation de la cinétique d’adoucissement statique sous l’influence de différentes conditions de déformation, température, précipitation, anisotropie plastique. Pour ce faire, des essais de traction uniaxiale ont été réalisés à température ambiante aux niveaux de déformation de 4%, 8% et 10% selon les trois directions : 0°, 45° et 90° par rapport à la DL. Les échantillons ont ensuite été recuits à 350 °C et 400 °C pendant différentes durées de maintien. Les déformations plastiques sont utilisées pour caractériser l’anisotropie plastique et mesurer les valeurs du coefficient Lankford R. Le critère de Hill 1948 a été utilisé pour valider la méthodologie expérimentale de mesure des valeurs R. Ensuite, la relation 𝜎 − 𝜀 a été bien décrite par l'équation de Ludwick à faible niveau de déformation, tandis que la loi de Voce est valable pour les déformations moyennes et élevées. Afin d'affiner la partie modélisation, la courbe de Kocks est identifiée à l'échelle macroscopique en lissant les courbes de durcissement expérimentales à différentes déformations et directions. Une bonne analyse d'écrouissage affectée par le comportement anisotrope plastique est obtenue en utilisant les déformations limites calculées et identifiées dans lesquelles les points d'instabilité ont été déduits sur l'intersection des courbes 𝜎 − 𝜀 et 𝜃 − 𝜀. Pour corréler avec l’échelle microstructurale, l'évolution des paramètres microstructuraux a été analysée par le raffinement de Rietveld. Ce qui a montré que la taille des cristallites, la micro-déformation et la densité des dislocations dépendent du niveau de déformation et d’anisotropie plastique. Ensuite, la cinétique d’adoucissement statique a été décrite par l’équation modifiée de JMAK. Cette étude a montré que la cinétique d’adoucissement statique d’AA2024-T3 est influencée par les paramètres du processus de la mise en forme ainsi que l’anisotropie plastique. Pour valider l'influence de la déformation, la température et de l'anisotropie plastique sur le l’adoucissement statique, la caractérisation de la microstructure et de la microtexture a été effectuée en utilisant une combinaison de tests de microdureté Vickers, microscopie optique, calorimétrie différentielle à balayage, microscopie électronique à balayage et en transmission et diffraction par rétrodiffusion d'électrons avant et après le recuit d’adoucissement.
Exemplaires (3)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité C1-07/22 669 HOU C1 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt C2-08/22 669 HOU C2 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt C3-09/22 669 HOU C3 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt
Titre : Réaction à l’état solide entre un film de Ni et un substrat de type III-V Type de document : texte imprimé Auteurs : Selma Rabhi, Auteur ; Mohamed Cherif Benoudia, Directeur de thèse ; Khalid Hoummada, Directeur de thèse ; Laboratoire des Mines, Matériaux et Métallurgie (L3M), Editeur scientifique ; IM2NP, Editeur scientifique Editeur : Annaba : Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie (ENSMM) Année de publication : 2019 Importance : 182 p. Format : 30 cm Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Tags : Ni/GaAs Ni/InAs épitaxie Ni3GaAs Ni3InAs diffusion réactive cinétique de formation caractérisation structurale in-situ. Index. décimale : 530.41 Physique de l'état solide Résumé : L’objectif de cette thèse est d’étudier les phases formées lors de la réaction à l’état solide entre un film de Ni et un substrat semi-conducteur de type III-V, par diffusion réactive. A terme, il s’agit de comprendre et prédire les phénomènes mis en jeu dans le contact Ni/In0.53Ga0.47As. En effet, ce dernier présente un intérêt technologique pour la nanoélectronique car In0,53Ga0,47As peut se substituer avantageusement au Si. Pour cela, nous avons étudié la nature et la séquence des phases formées pour les deux systèmes Ni/GaAs et Ni/InAs où Ni est déposé par pulvérisation cathodique. Les phases Ni3GaAs et Ni3InAs sont les premières phases formées, elles sont en épitaxie avec le substrat et ont la même structure hexagonale. Les résultats obtenus montrent que la couche de Ni est en épitaxie avec le substrat GaAs pour de faibles épaisseurs déposées ce qui diffère des plus grandes épaisseurs. Par ailleurs la texture de la phase de Ni3GaAs est différente de la phase Ni3InAs. A haute température (au-delà de 400°C), nous observons pour les deux systèmes la présence des nouvelles phases. Celles-ci sont de structures hexagonale et cubique pour le système Ni/InAs. Nous avons pu aussi observer dans ce travail la cinétique de formation de ces phases Ni3GaAs et Ni3InAs en film mince et conclure que la cinétique de formation de la phase Ni3InAs est plus lente que celle de la phase Ni3GaAs. Réaction à l’état solide entre un film de Ni et un substrat de type III-V [texte imprimé] / Selma Rabhi, Auteur ; Mohamed Cherif Benoudia, Directeur de thèse ; Khalid Hoummada, Directeur de thèse ; Laboratoire des Mines, Matériaux et Métallurgie (L3M), Editeur scientifique ; IM2NP, Editeur scientifique . - Annaba : Ecole Nationale Supérieure des Mines et de la Métallurgie (ENSMM), 2019 . - 182 p. ; 30 cm + CD.
Langues : Français (fre)
Tags : Ni/GaAs Ni/InAs épitaxie Ni3GaAs Ni3InAs diffusion réactive cinétique de formation caractérisation structurale in-situ. Index. décimale : 530.41 Physique de l'état solide Résumé : L’objectif de cette thèse est d’étudier les phases formées lors de la réaction à l’état solide entre un film de Ni et un substrat semi-conducteur de type III-V, par diffusion réactive. A terme, il s’agit de comprendre et prédire les phénomènes mis en jeu dans le contact Ni/In0.53Ga0.47As. En effet, ce dernier présente un intérêt technologique pour la nanoélectronique car In0,53Ga0,47As peut se substituer avantageusement au Si. Pour cela, nous avons étudié la nature et la séquence des phases formées pour les deux systèmes Ni/GaAs et Ni/InAs où Ni est déposé par pulvérisation cathodique. Les phases Ni3GaAs et Ni3InAs sont les premières phases formées, elles sont en épitaxie avec le substrat et ont la même structure hexagonale. Les résultats obtenus montrent que la couche de Ni est en épitaxie avec le substrat GaAs pour de faibles épaisseurs déposées ce qui diffère des plus grandes épaisseurs. Par ailleurs la texture de la phase de Ni3GaAs est différente de la phase Ni3InAs. A haute température (au-delà de 400°C), nous observons pour les deux systèmes la présence des nouvelles phases. Celles-ci sont de structures hexagonale et cubique pour le système Ni/InAs. Nous avons pu aussi observer dans ce travail la cinétique de formation de ces phases Ni3GaAs et Ni3InAs en film mince et conclure que la cinétique de formation de la phase Ni3InAs est plus lente que celle de la phase Ni3GaAs. Exemplaires (3)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité C1-01/19 530.41 RAB C1 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt C2-02/19 530.41 RAB C2 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt C3-03/19 530.41 RAB C3 Livre Magasin THÈSES Dépt.G3M Exclu du prêt Solar energy to green hydrogen: exploration of the electro-sonolytic pathway in perspective of sustainable development / Nour Hane Merabet
Titre : Solar energy to green hydrogen: exploration of the electro-sonolytic pathway in perspective of sustainable development Type de document : document électronique Auteurs : Nour Hane Merabet, Auteur ; Kaouther Kerboua, Directeur de thèse ; Jan Hoinkis, Directeur de thèse Editeur : Annaba : Ecole Nationale Supérieure de Technologie et d'Ingénierie (ENSTI) Année de publication : 2024 Importance : 183 p. Langues : Anglais (eng) Index. décimale : 621 Physique appliquée (Ingénierie et activités connexes) Résumé : The aim of the present thesis is to develop an innovative process for the production of green hydrogen from treated wastewater sono-electrolysis, using photovoltaic solar energy and low-cost materials. The thesis combines theoretical and experimental approaches, which focus on membraneless and membrane sono-electrolysis, with a transition from blue to green hydrogen by integrating PV supply. In addition, the project investigates the membrane bioreactor treatment of domestic wastewater for its reuse in hydrogen production and evaluates the purity of the produced gas. Finally, a comparative analysis is carried out to provide insights for scaling up the research results. At the very beginning, a preliminary parametric study was performed using two configurations, Hoffmann and H-cell, by varying the concentration and the nature of the salt, the solution and bath temperatures and the electrode’s material. The parametric study revealed that the integration of continuous sonication prevents high temperature operation. The H-cell experiments highlighted the significant influence of cell geometry on ion transport phenomena, while the sono-electrolytic configuration showed a dependency on the electrolyte type, with NaOH facilitating bubble formation and degassing. Continuous sonication offered the highest improvement in kinetics and energy efficiency, with the greatest reduction in bubble resistance observed with nickel foam electrodes and KOH electrolyte.Then, the investigation of the membraneless sonoelectrolytic process using an H-cell configuration and indirect continuous sonication demonstrated experimentally a 3.93% improvement in H2 rate and a 2.76% gain in energy conversion efficiency with sonication. Polarisation curves showed quasi-linear evolution, indicating an ohmic overpotential zone, with a 7.2% reduction in average ohmic resistance under sonication. At the microscopic scale, numerical simulations proved that small bubbles primarily contribute to shockwave-induced turbulence, which facilitated hydrogen bubble detachment, while large bubbles are more involved in microjetting, both phenomena reduced electrode coverage by bubbles from 76% to 42%, and decreased bubble resistance by 62.35%. Meanwhile, the contribution of the sonochemical activity was negligible. In terms of membrane sono-electrolysis, the results showed that the Zirfon® separator outperformed other diaphragms/membranes in terms of energy efficiency, hydrogen production kinetics and stability under high alkaline conditions. However, sonication integration didn't improve energy efficiency, yet it enhanced hydrogen production kinetics due to desorption and stirring effects in the electrolyte. Regarding the coupled PV-sono-electrolysis, Indirect continuous sono-electrolysis had the lowest electrode coverage (37%) and reduced bubble resistance by 76% compared to silent mode and 52% compared to pulsed sonication. The influence of ultrasound on the diffusion coefficient suggested a limited effect on mass transport properties, while the Faraday efficiency remained constant regardless of the presence of ultrasounds. This was confirmed by numerical simulations. Dynamic conditions showed higher hydrogen production in summer, with a notable reduction of ohmic and cell voltages with increased radiation.The substitution of fresh water by membrane bioreactor permeate passed through the pretreatment process. The membrane bioreactor treatment achieved high COD and TOC removal rates of 96% each. However, additional steps are required to meet ASTM Type II limits for H2 production. Despite achieving an overall hydrogen purity of 85%, traces of nitrogen and oxygen gases were present within safe limits of the O2/H2 ratio. When using a current source with permeate instead of distilled water, the integration of ultrasound didn't improve energy efficiency, but improved hydrogen flow rate due to enhanced desorption, leading to better electrochemical hydrogen production. Finally, the comparative study made in the last chapter showed that the integration of continuous ultrasound leads to higher improvement in hydrogen flow rate when a voltage source is used, due to reduced ohmic resistance and accelerated kinetics. Hydrogen purity from distilled water was 5% higher than from permeate. En ligne : http://172.16.16.5:4000/handle/123456789/181 Solar energy to green hydrogen: exploration of the electro-sonolytic pathway in perspective of sustainable development [document électronique] / Nour Hane Merabet, Auteur ; Kaouther Kerboua, Directeur de thèse ; Jan Hoinkis, Directeur de thèse . - Annaba : Ecole Nationale Supérieure de Technologie et d'Ingénierie (ENSTI), 2024 . - 183 p.
Langues : Anglais (eng)
Index. décimale : 621 Physique appliquée (Ingénierie et activités connexes) Résumé : The aim of the present thesis is to develop an innovative process for the production of green hydrogen from treated wastewater sono-electrolysis, using photovoltaic solar energy and low-cost materials. The thesis combines theoretical and experimental approaches, which focus on membraneless and membrane sono-electrolysis, with a transition from blue to green hydrogen by integrating PV supply. In addition, the project investigates the membrane bioreactor treatment of domestic wastewater for its reuse in hydrogen production and evaluates the purity of the produced gas. Finally, a comparative analysis is carried out to provide insights for scaling up the research results. At the very beginning, a preliminary parametric study was performed using two configurations, Hoffmann and H-cell, by varying the concentration and the nature of the salt, the solution and bath temperatures and the electrode’s material. The parametric study revealed that the integration of continuous sonication prevents high temperature operation. The H-cell experiments highlighted the significant influence of cell geometry on ion transport phenomena, while the sono-electrolytic configuration showed a dependency on the electrolyte type, with NaOH facilitating bubble formation and degassing. Continuous sonication offered the highest improvement in kinetics and energy efficiency, with the greatest reduction in bubble resistance observed with nickel foam electrodes and KOH electrolyte.Then, the investigation of the membraneless sonoelectrolytic process using an H-cell configuration and indirect continuous sonication demonstrated experimentally a 3.93% improvement in H2 rate and a 2.76% gain in energy conversion efficiency with sonication. Polarisation curves showed quasi-linear evolution, indicating an ohmic overpotential zone, with a 7.2% reduction in average ohmic resistance under sonication. At the microscopic scale, numerical simulations proved that small bubbles primarily contribute to shockwave-induced turbulence, which facilitated hydrogen bubble detachment, while large bubbles are more involved in microjetting, both phenomena reduced electrode coverage by bubbles from 76% to 42%, and decreased bubble resistance by 62.35%. Meanwhile, the contribution of the sonochemical activity was negligible. In terms of membrane sono-electrolysis, the results showed that the Zirfon® separator outperformed other diaphragms/membranes in terms of energy efficiency, hydrogen production kinetics and stability under high alkaline conditions. However, sonication integration didn't improve energy efficiency, yet it enhanced hydrogen production kinetics due to desorption and stirring effects in the electrolyte. Regarding the coupled PV-sono-electrolysis, Indirect continuous sono-electrolysis had the lowest electrode coverage (37%) and reduced bubble resistance by 76% compared to silent mode and 52% compared to pulsed sonication. The influence of ultrasound on the diffusion coefficient suggested a limited effect on mass transport properties, while the Faraday efficiency remained constant regardless of the presence of ultrasounds. This was confirmed by numerical simulations. Dynamic conditions showed higher hydrogen production in summer, with a notable reduction of ohmic and cell voltages with increased radiation.The substitution of fresh water by membrane bioreactor permeate passed through the pretreatment process. The membrane bioreactor treatment achieved high COD and TOC removal rates of 96% each. However, additional steps are required to meet ASTM Type II limits for H2 production. Despite achieving an overall hydrogen purity of 85%, traces of nitrogen and oxygen gases were present within safe limits of the O2/H2 ratio. When using a current source with permeate instead of distilled water, the integration of ultrasound didn't improve energy efficiency, but improved hydrogen flow rate due to enhanced desorption, leading to better electrochemical hydrogen production. Finally, the comparative study made in the last chapter showed that the integration of continuous ultrasound leads to higher improvement in hydrogen flow rate when a voltage source is used, due to reduced ohmic resistance and accelerated kinetics. Hydrogen purity from distilled water was 5% higher than from permeate. En ligne : http://172.16.16.5:4000/handle/123456789/181 Exemplaires
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité aucun exemplaire
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