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1,905 results on '"CEA Grenoble"'

5. Deciphering the interactions between single arm dislocation sources and coherent twin boundary in nickel bi-crystal

Author

UCL - SST/IMMC/IMAP - Materials and process engineering, University of Antwerp - Electron Microscopy for Materials Science (EMAT), Paul Scherrer Institut - Photons for Engineering and Manufacturing, CEA Grenoble - IRIG MEM NRS, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne - Neutrons and X-Rays for Mechanics of Materials, Samaee, Vahid, Dupraz, Maxime, Pardoen, Thomas, Van Swygenhoven, Helena, Schryvers, Dominique, Idrissi, Hosni, UCL - SST/IMMC/IMAP - Materials and process engineering, University of Antwerp - Electron Microscopy for Materials Science (EMAT), Paul Scherrer Institut - Photons for Engineering and Manufacturing, CEA Grenoble - IRIG MEM NRS, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne - Neutrons and X-Rays for Mechanics of Materials, Samaee, Vahid, Dupraz, Maxime, Pardoen, Thomas, Van Swygenhoven, Helena, Schryvers, Dominique, and Idrissi, Hosni

Abstract

The introduction of a well-controlled population of coherent twin boundaries (CTBs) is an attractive route to improve the strength ductility product in face centered cubic (FCC) metals. However, the elementary mechanisms controlling the interaction between single arm dislocation sources (SASs), often present in nanotwinned FCC metals, and CTB are still not well understood. Here, quantitative in-situ transmission electron microscopy (TEM) observations of these mechanisms under tensile loading are performed on submicron Ni bi-crystal. We report that the absorption of curved screw dislocations at the CTB leads to the formation of constriction nodes connecting pairs of twinning dislocations at the CTB plane in agreement with large scale 3D atomistic simulations. The coordinated motion of the twinning dislocation pairs due to the presence of the nodes leads to a unique CTB sliding mechanism, which plays an important role in initiating the fracture process at a CTB ledge. TEM observations of the interactions between non-screw dislocations and the CTB highlight the importance of the synergy between the repulsive force of the CTB and the back stress from SASs when the interactions occur in small volumes.

Published
2021

22. Panchromatic symmetrical squaraines: a step forward in the molecular engineering of low cost blue-greenish sensitizers for dye-sensitized solar cells.

Author

ParkPresent address: CEA Grenoble INAC UMR 5819 SPrAM (CEA/CNRS/UJF-Grenoble 1) Grenoble France., J., Barbero, N., Yoon, J., Dell'Orto, E., Galliano, S., Borrelli, R., Yum, J.-H., Di Censo, D., Grätzel, M., Nazeeruddin, Md. K., Barolo, C., and Viscardi, G.

Abstract

Two novel symmetrical blue squaraine sensitizers were synthesized, which exhibit panchromatic light harvesting and a record efficiency over 6% with Jsc exceeding 14 mA cm−2, and Voc over 620 mV under 1 sun. Their color, low cost, easiness of synthesis, and relatively high photo- and thermal stability open up the way for commercial applications. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Published
2014
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24. The CENDARI Infrastructure

Author

Michael Bryant, Natasa Bulatovic, Carsten Thiel, Milica Knežević, Nadia Boukhelifa, David I. Stuart, Jean-Daniel Fekete, Jörg Lehmann, Ivan Čukić, Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires (GMPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, King‘s College London, Max Planck Digital Library (MPDL), Max-Planck-Gesellschaft, Analysis and Visualization (AVIZ), Laboratoire de Recherche en Informatique (LRI), CentraleSupélec-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CentraleSupélec-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Mathematical Institute of the Serbian Academy of Sciences and Arts (SANU), University of Bern, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Georg-August-University [Göttingen], European Project: 284432,EC:FP7:INFRA,FP7-INFRASTRUCTURES-2011-1,CENDARI(2012), Faculty of Mathematics and Computer Science [ Cluj-Napoca], Babes-Bolyai University [Cluj-Napoca] (UBB), Inria Saclay - Ile de France, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Georg-August-Universität Göttingen, Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires ( GMPA ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AgroParisTech, Max Planck Digital Library ( MPDL ), Babeș-Bolyai University ( UBB ), Analysis and Visualization ( AVIZ ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ), Mathematical Institute of the Serbian Academy of Sciences and Arts ( SANU ), ARC-Nucleart CEA Grenoble ( NUCLEART ), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux ( LITEN ), Institut National de L'Energie Solaire ( INES ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ( CSTB ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ( CSTB ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de L'Energie Solaire ( INES ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ( CSTB ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ( CSTB ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), European Project : 284432,EC:FP7:INFRA,FP7-INFRASTRUCTURES-2011-1,CENDARI ( 2012 ), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France, Georg-August-University = Georg-August-Universität Göttingen, Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Department of Digital Humanities ( KCL ), department of Computer Science at King's College London ( AIS, KCL ), University of Belgrade [Belgrade], Mathematical Institute of the Serbian Academy of Sciences and Arts, Serbian Academy of Sciences and Arts, Göttingen State and University Library ( SUB Göttingen ), Laboratoire Traitement et Communication de l'Information ( LTCI ), Télécom ParisTech-Institut Mines-Télécom [Paris]-Université Paris-Saclay, and Universität Bern [Bern]

Subjects
FOS: Computer and information sciences, History, CENDARI infrastructure, Computer science, 02 engineering and technology, Conservation, computer.software_genre, User requirements document, Software development process, 020204 information systems, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Digital Libraries (cs.DL), [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Note-taking, End user, Research, 05 social sciences, Computer Science - Digital Libraries, Computer Graphics and Computer-Aided Design, Data science, Computer Science Applications, Workflow, Faceted search, Comparative historical research, 0509 other social sciences, 050904 information & library sciences, computer, Information Systems, Data integration
Abstract

International audience; The CENDARI infrastructure is a research-supporting platform designed to provide tools for transnational historical research, focusing on two topics: medieval culture and World War I. It exposes to the end users modern Web-based tools relying on a sophisticated infrastructure to collect, enrich, annotate, and search through large document corpora. Supporting researchers in their daily work is a novel concern for infrastructures. We describe how we gathered requirements through multiple methods to understand historians' needs and derive an abstract workflow to support them. We then outline the tools that we have built, tying their technical descriptions to the user requirements. The main tools are the note-taking environment and its faceted search capabilities; the data integration platform including the Data API, supporting semantic enrichment through entity recognition; and the environment supporting the software development processes throughout the project to keep both technical partners and researchers in the loop. The outcomes are technical together with new resources developed and gathered, and the research workflow that has been described and documented.

Published
2018
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25. Long-Term Tests and Advanced Post-Test Characterizations of the Oxygen Electrode in Solid Oxide Electrolysis Cells

Author

Celikbilek, Ozden, Sassone, Giuseppe, Prioux, Manon, Ferreira Sanchez, Dario, Benayad, Anass, Hubert, Maxime, Morel, Bertrand, Vulliet, Julien, Léon, Aline, Laurencin, Jérôme, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Technique Conversion et Hydrogène (DTCH), Paul Scherrer Institute (PSI), Département des Technologies des NanoMatériaux (DTNM), CEA Le Ripault (CEA Le Ripault), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), European Institute For Energy Research (EIFER), Universität Karlsruhe (TH)-EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF), ANR-22-PEHY-0008,CELCER-EHT,Ceramic Cells for durable performant and cost efficient HTE(2022), and European Project: 874577,NewSOC

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], General Medicine
Abstract

International audience; Solid oxide electrolysis cells (SOEC) are a promising energy conversion technology for the production of green hydrogen via steam electrolysis. However, performance loss remains a bottleneck for large-scale commercialization. Here, we investigate the different types of degradation occurring in a state-of-the-art cell composed of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-Ce0.8Gd0.2O2 (LSCF-GDC) composite for the oxygen electrode, GDC for the barrier layer, Y0.16Zr0.84O1.92 (8YSZ) for the electrolyte and Ni-YSZ for the fuel electrode. Electrochemical impedance spectra measured before and after operation at 750 °C for 2000 hours at -1 A cm-2 in SOEC mode revealed no significant evolution for the oxygen electrode contribution. To investigate potential degradation of this electrode, we performed multi-modal chemical imaging based on synchrotron X-ray diffraction (µ-XRD) with a resolution at the micrometer-scale. In addition, we monitored the evolution of the chemical composition and chemical environment before and after ageing using laboratory X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). All these analyses revealed a slight evolution of the crystal lattice parameter in the oxygen electrode and the inter-diffusion layer. It was also found that Sr segregation accelerates with ageing. However, more severe ageing conditions and/or longer ageing durations are required in order to observe an effect on the performance.

Published
2023
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26. Modélisation des sites instrumentés et évaluation des flux d’azote

Author

Benhamou, Cyril, Durand, P., Drouet, J.-L, Akkal, Nouraya, Anglade, Juliette, BARBILLON, Pierre, CASAL, Laurène, Cellier, Pierre, CHAMBON, Camille, Ferrant, Sylvain, Ferrer-Savall, J, Fléchard, C, Franqueville, Damien, Garnier, Jacques, Hénault, Catherine, Monod, Herve, Pasquier, Catherine, Probst, Anne, Salmon-Monviola, Jordy, Laboratoire d'aérologie (LAERO), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sol Agro et hydrosystème Spatialisation (SAS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST, Agro-Systèmes Territoires Ressources Mirecourt (ASTER Mirecourt), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Mathématiques et Informatique Appliquées (MIA-Paris), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (ECOSYS), Université Paris-Saclay, Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Mathématiques et Informatique Appliquées du Génome à l'Environnement [Jouy-En-Josas] (MaIAGE), Unité de Science du Sol (Orléans) (URSols), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), AgroParisTech-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Unité de recherche Science du Sol (USS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'aérologie (LA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble, Agroécologie [Dijon], Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bourgogne (UB)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)

Subjects
[SDV]Life Sciences [q-bio]
Abstract

Modélisation des sites instrumentés et évaluation des flux d’azote. Séminaire de clôture ANR ESCAPADE " Evaluation de scénarios sur la cascade de l'azote dans les paysages agricoles et modélisation territoriale"; Les deux modèles NitroScape et TNT2 ont été appliqués pour simuler la cascade de l'azote sur les quatre sites instrumentés du projet : Naizin en Bretagne, OSOS en Centre-Val de Loire, Avenelles en Île-de-France et Auradé en Occitanie. Ces sites sont contrastés par leurs structures paysagères, leur étendue spatiale, topographie et contexte pédoclimatique, ainsi que par leurs pratiques agricoles et d'élevage. Les deux modèles permettent de simuler de manière spatialisée et dynamique les ordres de grandeur des flux des différentes formes d'azote (volatilisation et dépôt d'ammoniac, pertes directes et indirectes de N 2 O par dénitrification et nitrification, minéralisation, lixiviation de nitrates, prélèvement et restitution par les cultures) dans les différents compartiments des paysages (terrestre, aquatique, aérien). Les dynamiques des flux d'eau et d'azote à l'exutoire, qui intègre en un point l'ensemble des processus spatialisés du site, sont plutôt bien représentées par les modèles. Mais le manque de données ne permet pas toujours d'évaluer de manière précise la répartition spatiale des flux d'azote et l'intensité des processus de transfert et de transformation (e.g. présence d'animaux au pâturage, porosité des sols). Ce manque de données ne permet pas de statuer sur l'intensité des flux qui interagissent et se compensent (e.g. minéralisation, dénitrification, volatilisation), et différentes conditions initiales ont produit des flux simulés d'azote similaires à l'exutoire. L'analyse de sensibilité des modèles a permis de hiérarchiser les processus et les facteurs d'entrée les plus influant sur les variables cibles (e.g. pertes NO 3 , N 2 O, NH 3 , bilans N, rendements) et sur lesquelles il est prioritaire de focaliser les mesures. Les résultats obtenus sur les sites sont présentés, discutés et comparés. Ils montrent la nécessité de développements supplémentaires pour mieux représenter les structures paysagères et les flux d'azote (e.g. zones drainées, sols argileux dont les propriétés physiques évoluent au cours de l'année, paramétrisations de la diversité des cultures). Dénitrification moyenne (kg N/ha/an) calculée par les modèles, spatialisée (cartes) et intégrée (encadrés noirs) sur les quatre sites du projet.

Published
2017

27. Development of instrumentation for eddy current in situ monitoring of laser powder bed fusion

Author

N. Sergeeva-Chollet, K. Perlin, M. Pellat, Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], Mechanics of Materials, Mechanical Engineering, Metals and Alloys
Abstract

International audience; The laser power bed fusion (L-PBF) additive manufacturing process is commonly used for fabrication of complex metal parts. To ensure the parts’ quality, monitoring of the manufacturing process by an instrument operating continuously during the manufacturing process should be carried out. The existing industrial solutions are limited in the sense that they are restricted to the detection of anomalies within machine state parameters or in the surface layers of the part under construction. Eddy current testing is a promising non-destructive testing method that could be applied for the layer-by-layer inspection of fused material during part fabrication. This inspection enables to follow the defects evaluation not only on the surface of the last fused layer but at the scale of the several fused layers. An eddy current sensor has been developed and adapted to perform measurements in a L-PBF machine during the manufacturing phase (in situ). The performance and potential of the technique in terms of robust integration in the machine and defects evaluation have been studied. The obtained results allowed to evaluate the detection limits according to the width and the height of the defects during the manufacturing of the part. The influence of the powder presence around the fused area has also been studied.

Published
2023
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28. Integrating an ageing model within Life Cycle Assessment to evaluate the environmental impacts of electric batteries

Author

Lavisse, Téo, Panariello, Remy, Perdu, Fabien, Zwolinski, Peggy, Département de l'électricité et de l'hydrogène dans les transports (DEHT), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire des sciences pour la conception, l'optimisation et la production (G-SCOP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), and Fondation Grenoble INP

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, General Earth and Planetary Sciences, General Environmental Science
Abstract

International audience; The electrification of vehicles is seen nowadays as a promising way to decarbonize the personal transportation. The assessment of environmental impacts of electric batteries is usually case-specific due to the complex modelling of such systems which present a large variability in designs, in user behavior or in geographic use conditions. A typical example is the battery lifespan which is arbitrarily chosen in most cases, even though it has a decisive influence on lifecycle emissions. Computing the battery lifespan in addition to a Life Cycle Assessment (LCA) would enable to highlight new hotspots and new parameters to reduce the environmental impacts of batteries. This paper introduces a new approach, based on a LCA conducted with the open-source software Brightway and built on primary data collected from a complete disassembly of a commercial electric vehicle. An original functional unit has been proposed that better represents the service offered by the battery over its lifetime and a semi-empirical ageing model has been integrated to predict more precisely the battery lifespan depending on design parameters and the use conditions. This innovative methodology is easily parameterized and aims to compare several eco-design strategies.

Published
2023
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29. An Atomistic View of the Incipient Growth of Zinc Oxide by in-situ Xray Absorption Spectroscopy'

Author

Chu, M. H., Tian, L., Chaker, A., Cantelli, V., Ouled, T., Boichot, R., Crisci, A., Lay, S., Richard, M. I., Thomas, O., Deschanvres, J.-L., Renevier, Hubert, Fong, D. D., Ciatto, G., Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des matériaux et du génie physique (LMGP), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG), Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Géoazur (GEOAZUR 7329), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), National University of Ireland [Galway] (NUI Galway), Argonne National Laboratory [Lemont] (ANL), Lmgp, Labo, Laboratoire des matériaux et du génie physique (LMGP ), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, and Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)

Subjects
[CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2016

30. In-situ & ex-situ study of protons and electrons irradiations of perovskite solar cells

Author

Costa, Carla, Manceau, Matthieu, Nuns, Thierry, Duzellier, Sophie, Cariou, Romain, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ONERA / DPHY, Université de Toulouse [Toulouse], and ONERA-PRES Université de Toulouse

Subjects
Space environment, Solar cell, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Environnement spatial, Perovskite, Cellule solaire, Pérovskite, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience; The need for low cost photovoltaic solutions is becoming more and more important with the ongoing NewSpace revolution. In this context, alternative solar cell technologies are under the spotlight, in particular perovskites which can reach high specific power. In this study, we investigate the electron and proton radiation hardness of multi-cation mixed halide perovskite cells CsxFA1-xPb(IyBr1-y)3. The proton irradiations demonstrate an excellent radiation hardness of the perovskite material but also highlight the degradation of the HTL layer. And the in-situ IV measurements under vacuum following the electron irradiations reveals a self-healing phenomena.; Le besoin de solutions photovoltaïques à faible coût devient de plus en plus important avec la révolution NewSpace en cours. Dans ce contexte, les technologies alternatives de cellules solaires sont sous les feux de la rampe, en particulier les pérovskites qui peuvent atteindre une puissance spécifique élevée. Dans cette étude, nous étudions la dureté aux rayonnements électroniques et protoniques des cellules pérovskites à halogénures mixtes multi-cations CsxFA1-xPb(IyBr1-y)3. Les irradiations aux protons démontrent une excellente résistance aux radiations du matériau pérovskite, mais mettent également en évidence la dégradation de la couche HTL. Les mesures in situ de l'IV sous vide après les irradiations aux électrons révèlent un phénomène d'auto-guérison.

Published
2023

31. Rapid fabrication of interdigitated electrodes by laser ablation with application to electrokinetically enhanced surface plasmon resonance imaging

Author

Larry O'Connell, Brice Poirier, Oleksii Bratash, Charlène Plénière, Loïc Leroy, Yoann Roupioz, Pierre R. Marcoux, Chimie pour la Reconnaissance et l’Etude d’Assemblages Biologiques (CREAB ), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (DTBS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Y spot, CEA Grenoble, ANR-11-LABX-0003,ARCANE,Grenoble, une chimie bio-motivée(2011), and ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Fabrication, [SPI]Engineering Sciences [physics], Rapid prototyping, Anti-microbial peptides, Biosensing, Dielectrophoresis, Electrical and Electronic Engineering, Surface Plasmon Resonance, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Laser ablation, Electronic, Optical and Magnetic Materials
Abstract

International audience; Significance: Dielectrophoresis, electro-osmosis, and other electrokinetic effects are frequently used in a variety of applications but necessitate patterning of electrodes on sensor surfaces. This typically requires a cleanroom and time-consuming, expensive, and arcane lithography and etching procedures.Aim: To demonstrate the applicability of commercial laser direct writing equipment for rapid patterning of electrodes into gold layers on glass substrates, particularly with application to producing electrokinetically active plasmonic sensors.Approach: A commercial printed circuit board prototyper was used to pattern interdigitated electrode (IDE) arrays into the surface of gold-coated slides and off-the-shelf surface plasmon resonance (SPR) prisms. The electrode geometries resulting from different patterning parameters were characterized by profilometry and electron microscopy. The patterned surfaces were then employed for trapping and electro-kinetic manipulation of bacteria, and finally for sensing of bacteria by SPR imaging.Results: Fabrication of an IDE array can be completed in as little as 12 s, with longer fabrication times permitting superior geometry and minimum feature size of 15 μm. The patterned IDEs were capable of concentrating bacteria and controlling their position on the sensor surface as a function of applied frequencies. SPR was demonstrated to detect specific interactions between bacteria and immobilized antimicrobial peptides.Conclusions: Laser direct writing is demonstrated as a feasible, cleanroom-free alternative to more lengthy lithography methods, permitting very rapid fabrication and prototyping of IDEs, which are compatible with active plasmonic sensing and bacterial detection.

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2023
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32. Cellules solaires en pérovskite soumises à une irradiation aux protons : de la surveillance in situ de l'IV à l'élucidation des causes profondes de la dégradation

Author

Costa, Carla, Manceau, Matthieu, Duzellier, Sophie, Nuns, Thierry, Cariou, Romain, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ONERA / DPHY, Université de Toulouse [Toulouse], and ONERA-PRES Université de Toulouse

Subjects
solar cell, [PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], in-situ characterization, space, protons irradiation, environnement spatial, perovskite, cellule solaire
Abstract

International audience; In recent years, the mixed halide Perovskite Solar Cells (PSCs) triggered huge amount of R&D activities, thanks to their excellent optoelectronic properties, fast progressing power conversion efficiencies and low cost potential. On top of that, with their high specific power & compatibility with flexible substrate, PSCs appear as a promising mid/long-term alternative photovoltaic technology for space applications. However, the harsh space environment requires particularly robust PV solutions, especially against electrons & protons irradiations; detailed evaluation and comprehension of ageing under irradiations are thus key steps on PSCs development path. In this paper, we focus on perovskite materials and subsequently solar cells proton radiation hardness, with a fluence up to 5 x 1014 protons/cm2 at 1 MeV. Optical, microstructural and electrical characterisations, both in-situ and ex-situ, are used to track the evolutions of 4 different perovskite stoichiometries under irradiation. To this end, single layers, sub-assemblies and full solar cells stack were exposed to protons flux. This systematic approach allowed us to highlight the differences in radiation hardness of PSCs constituting layers: the photo-active Cs0.05FA0.95Pb(I1-xBrx)3 materials exhibits outstanding radiation hardness under the tested conditions, while the PTAA Hole Transport Layer (HTL) appears as a weak contact layer driving cells performance degradation at high fluences.; Ces dernières années, les cellules solaires à halogénures mixtes pérovskites (PSC) ont suscité un grand nombre d'activités de R&D, grâce à leurs excellentes propriétés optoélectroniques, à leurs rendements de conversion d'énergie qui progressent rapidement et à leur faible coût potentiel. En outre, grâce à leur puissance spécifique élevée et à leur compatibilité avec les substrats souples, les PSC apparaissent comme une technologie photovoltaïque alternative prometteuse à moyen/long terme pour les applications spatiales. Cependant, l'environnement hostile de l'espace exige des solutions photovoltaïques particulièrement robustes, notamment contre les irradiations d'électrons et de protons ; l'évaluation détaillée et la compréhension du vieillissement sous irradiation sont donc des étapes clés sur la voie du développement des PSC. Dans cet article, nous nous concentrons sur les matériaux pérovskites et, par conséquent, sur la résistance des cellules solaires aux rayonnements de protons, avec une fluence allant jusqu'à 5x1014 protons/cm² à 1 MeV. Des caractérisations optiques, microstructurales et électriques, à la fois in-situ et ex-situ, sont utilisées pour suivre l'évolution de 4 stœchiométries de pérovskite différentes sous irradiation. A cette fin, des couches uniques, des sous-ensembles et des piles de cellules solaires complètes ont été exposés à un flux de protons. Cette approche systématique nous a permis de mettre en évidence les différences de dureté aux radiations des PSCs constituant les couches : les matériaux photo-actifs Cs0.05FA0.95Pb(I1-xBrx)3 présentent une dureté aux radiations exceptionnelle dans les conditions testées, tandis que la couche de transport de trous PTAA (HTL) apparaît comme une couche de contact faible entraînant une dégradation des performances des cellules.

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2023
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33. Investigation of the reaction mechanisms in La$_{1-X}$Sr$_x$Co$_{1-Y}$Fe$_y$ O$_3$ electrode by DFT calculations

Author

Cintia Hartmann, Grégory Geneste, Karthikeyan Saravanabavan, Jérôme Laurencin, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Technique Conversion et Hydrogène (DTCH), DAM Île-de-France (DAM/DIF), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and ANR-22-PEHY-0008,CELCER-EHT,Ceramic Cells for durable performant and cost efficient HTE(2022)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], General Medicine
Abstract

La1-xSrxCoy-1FeyO3-δ (LSCF) is a widely used oxygen electrode in Solid Oxide Cells (SOCs). Despite its high electrochemical activity combined with a good mixed ionic and electronic conductivity, it is prone to a phase decomposition upon operation decreasing the global cell performance. However, the underlying mechanisms for the reaction mechanism and the degradation are still not precisely understood and require investigations at atomic scale. Therefore, Density Functional Theory (DFT) calculations are used to better unravel the mechanisms occurring in the electrode. In particular, the interaction of the dioxygen gas with the AO-terminated (100) surface is studied. In this context, the oxygen reduction reaction is decomposed in a series of elementary steps including oxygen vacancy formation, adsorption of the dioxygen molecule on the bare surface and into a surface vacancy accompanied with the formation of intermediate oxygen species, followed by the dissociation and incorporation into the bulk. The calculations have been carried out at two different Cobalt contents (y=0.125 and y=0.25).

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2023
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34. Advanced nanoscale characterizations of solid oxide cell electrodes

Author

Giuseppe Sassone, Ozden Celikbilek, Maxime Hubert, Katherine Develos Bagarinao, Thomas David, Laure Guetaz, Isabelle Martin, Julie Villanova, Lea Rorato, Bertrand Morel, Aline Léon, Jérôme Laurencin, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Technique Conversion et Hydrogène (DTCH), Intelligent Systems Institute [Tsukuba] (IS AIST), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Département des Technologies des NanoMatériaux (DTNM), CAMECA SAS, European Synchroton Radiation Facility [Grenoble] (ESRF), European Institute For Energy Research (EIFER), Universität Karlsruhe (TH)-EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF), ANR-22-PEHY-0008,CELCER-EHT,Ceramic Cells for durable performant and cost efficient HTE(2022), and European Project: 874577,NewSOC

Subjects
[PHYS]Physics [physics], General Medicine
Abstract

Solid oxide cells (SOCs) have attracted a growing attention thanks to their high efficiency and ability to operate in both electrolysis (SOEC) and fuel cell (SOFC) modes. Despite its great potential, the current SOC technology faces significant cell degradation during long-term operation. The degradation phenomena are still not well understood as they involve complex and intricate processes arising at different length scales. Additionally, it has been shown that the degradation rate under SOEC operation is generally higher than in SOFC mode. To address this issue, durability tests were performed in SOEC mode at 750, 800 and 850 °C for 2000 h at -1 A cm-2 in 10/90 vol.% H2/H2O and dry air. The electrochemical performance of the cells was assessed using electrochemical impedance spectroscopy. In addition, advanced characterization techniques with nanometer and atomic resolution have been used to study material degradation after long-term testing.

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2023
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35. (De)Lithiation and Strain Mechanism in Crystalline Ge Nanoparticles

Author

Diana Zapata Dominguez, Christopher L. Berhaut, Anton Buzlukov, Michel Bardet, Praveen Kumar, Pierre-Henri Jouneau, Antoine Desrues, Adrien Soloy, Cédric Haon, Nathalie Herlin-Boime, Samuel Tardif, Sandrine Lyonnard, Stéphanie Pouget, Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Service Général des Rayons X (SGX ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de l'électricité et de l'hydrogène dans les transports (DEHT), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanostructures et Rayonnement Synchrotron (NRS ), 'Nanocharacterization Platform (PFNC)' at Minatec, CEA-Grenoble (France), SiBali, a CEA project, ANR-16-CE05-0028,Helios,Batteries Li-Ion à haute densité d'énergie à base de nanoparticules cœur@coquille silicium carbone(2016), and European Project: 685716,H2020,H2020-NMP-2015-two-stage,SINTBAT(2016)

Subjects
General Engineering, General Physics and Astronomy, General Materials Science, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry
Abstract

International audience; Germanium is a promising active material for high energy density anodes in Li-ion batteries thanks to its good Li-ion conduction and mechanical properties. However, a deep understanding of the (de)lithiation mechanism of Ge requires advanced characterizations to correlate structural and chemical evolution during charge and discharge. Here we report a combined operando X-ray diffraction (XRD) and ex situ 7Li solid-state NMR investigation performed on crystalline germanium nanoparticles (c-Ge Nps) based anodes during partial and complete cycling at C/10 versus Li metal. High-resolution XRD data, acquired along three successive partial cycles, revealed the formation process of crystalline core–amorphous shell particles and their associated strain behavior, demonstrating the reversibility of the c-Ge lattice strain, unlike what is observed in the crystalline silicon nanoparticles. Moreover, the crystalline and amorphous lithiated phases formed during a complete lithiation cycle are identified. Amorphous Li7Ge3 and Li7Ge2 are formed successively, followed by the appearance of crystalline Li15Ge4 (c-Li15Ge4) at the end of lithiation. These results highlight the enhanced mechanical properties of germanium compared to silicon, which can mitigate pulverization and increase structural stability, in the perspective for developing high-performance anodes.

Published
2022
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36. Propeline: a green alternative to Ethaline for electrochemical recovery of precious metals

Author

Bertoloni, Calogera, Ekomo, Vitalys Mba, Michel, S., Billy, Emmanuel, Mendil‐jakani, Hakima, Menut, Denis, Dumas, Thomas, Meux, Eric, Lapicque, François, Legeai, Sophie, Institut Jean Lamour (IJL), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin - EA 4323 (MAPIEM), Université de Toulon (UTLN), ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences et technologies pour une Economie Circulaire des énergies bas carbone (ISEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire des Sciences du Génie Chimique (LSGC), Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR, and ANR-20-CE08-0035,EE4Precious,Electrolixiviation-Electrodepôt pour la valorisation des métaux précieux contenus dans les déchets d'équipements électroniques/électroniques(2020)

Subjects
Electroleaching, Electrodeposition, [CHIM]Chemical Sciences, Recycling, Deep eutectic solvent DES, WEEE, Precious metals recovery
Abstract

Ionometallurgy can be considered as an alternative to conventional hydrometallurgy for precious metals recovery, reducing process hazards and toxic waste production. More specifically, ionic solvents are of particular interest for electrometallurgy processes, since being intrinsically conductive and stable in a broad range of potentials.At the edge of ionic solvents, Deep Eutectic Solvents (DES) are better candidates than regular ionic liquids, being much less expensive and greener, since they are often partially bio-sourced and they exhibit a higher biodegradability, as for betaine, choline-based DES. We recently demonstrated that palladium (Pd) and gold (Au) can be quantitatively leached and recovered in a single electrochemical reactor using Ethaline, a DES composed of choline chloride (ChCl) as hydrogen bond acceptor and ethylene glycol (EG) as hydrogen bond donor, typically in a 1:2 molar ratio. However, if ChCl can be considered as a “green” reactant, this is not the case for EG. Comparable DES with a lower toxic nature than Ethaline can be obtained by replacing EG by other glycols e.g. propylene glycol (PG), widely used in cosmetics and pharmacology: the resulting DES with PG is Propeline. The present paper deals with the potential of this less known DES in the recovery of precious metals.Because the change in the hydrogen bond donor with PG leads to a modification of the DES bulk properties, the first part of this work deals with the determination of Propeline density, viscosity, conductivity and electrochemical stability, which are properties of interest for electrochemical processes. The influence of water content on these properties was thoroughly investigated. Values of the above property parameters are compared to those obtained with Ethaline as a reference DES. In a second part, we present the performances of Propeline for the selective electrochemical leaching of Ag, Pd and Au. The performance of Propeline in leaching was evaluated in ambient atmosphere, i.e. in the presence of water at percent levels. Leaching efficiencies could be studied after thorough development of analytical procedures dedicated to elemental analysis e.g. ICP-EOS in DES. The speciation of leached metals was determined by use of cross-linked analysis, namely UV-vis, and EXAFS/XANES spectroscopic techniques, in both cases with comparison with those in Ethaline. Systems (leached metal species-DES) were then thoroughly studied by electrochemical methods. In particular, diffusion coefficients of the solvated metal species were determined by electrochemical transient and stationary techniques, in the aim of leached metal recovery by electrochemical deposition.

Published
2023

37. On the mechanical discrete approach of silicon/graphite-based anode breathing

Author

Boivin, Théo, Mathieu, Benoit, Gillia, Olivier, Porcher, Willy, Département de l'électricité et de l'hydrogène dans les transports (DEHT), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), and Département Technique Conversion et Hydrogène (DTCH)

Subjects
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [SPI.MECA.SOLID]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Solid mechanics [physics.class-ph]
Abstract

International audience

Published
2023

38. Understanding the Ni migration in solid oxide cell: a coupled experimental and modeling approach

Author

Léa Rorato, Yijing Shang, Shenglan Yang, Maxime Hubert, Karine Couturier, Lijun Zhang, Julien Vulliet, Ming Chen, Jérôme Laurencin, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Department of Energy Conversion and Storage, Danmarks Tekniske Universitet = Technical University of Denmark (DTU), CEA Le Ripault (CEA Le Ripault), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and European Project: 874577,NewSOC

Subjects
phase-field, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, Modeling, modeling, Condensed Matter Physics, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Solid Oxide Electrolysis Cell, [SPI]Engineering Sciences [physics], Ni migration, Materials Chemistry, Electrochemistry, Phase-field, Solid Oxide Fuel Cell
Abstract

A long-term test of 2000 h has been carried out on a typical solid oxide cell in electrolysis mode at −1 A.cm−2 and 750 °C. The 3D reconstructions of the pristine and aged cermet have revealed a strong Ni depletion at the electrolyte interface. To explain this result, an electrochemical and phase-field model has been developed to simulate the Ni migration in Ni/YSZ electrode. For this purpose, a mechanism has been proposed that takes into account the impact of polarization on the Ni/YSZ wettability. In this approach, it assumes that the Ni/YSZ interfacial energy is changed by the concentration of oxygen vacancies in the electrochemical double layer. Thanks to the model, the Ni migration has been computed in the same condition than the experiment and complemented by a simulation in reverse condition in SOFC mode. In good agreement with the experiment, the simulations have revealed a strong Ni depletion at the electrolyte interface after operation under electrolysis current. On the contrary, a negligible Ni redistribution with a very slight Ni enrichment has been predicted at the electrolyte interface after SOFC operation. These results tend to prove the relevance of the mechanism.

Published
2023
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39. Un système de documentation spatiale pour le suivi et la préservation du chaland romain Arles-Rhône 3 (Arles, France). Une approche innovante pour le suivi des épaves anciennes en bois exposés dans les musées

Author

Courboules, Marie-Laure, Peloso, Daniela, Dumas, Vincent, Bernard-Maugiron, Henri, Musée Départemental Arles Antique, Musée Départemental Arles Antique (MDAA), Conseil général des bouches-du-Rhône-Conseil général des bouches-du-Rhône, IPSO FACTO [Marseille], Centre Camille Jullian - Histoire et archéologie de la Méditerranée et de l'Afrique du Nord de la protohistoire à la fin de l'Antiquité (CCJ), Aix Marseille Université (AMU)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Caen Normandie

Subjects
bois, architecture navale romaine, [SHS.ARCHEO]Humanities and Social Sciences/Archaeology and Prehistory, conservation, Antiquité, monitorage
Abstract

International audience

Published
2023

40. Transiting exoplanets from the CoRoT space mission: XXVII. CoRoT-28b, a planet orbiting an evolved star, and CoRoT-29b, a planet showing an asymmetric transit

Author

C. Moutou, Enric Palle, Martin Pätzold, P. Klagyivik, Helmut Lammer, Judith Korth, Daniel Sebastian, C. Lindsay, Rudolf Dvorak, Marc Ollivier, S. C. C. Barros, Annie Baglin, Michel Auvergne, Magali Deleuil, Daniel Rouan, Tsevi Mazeh, Heike Rauer, Pierre Barge, Juan Cabrera, Sz. Csizmadia, Cilia Damiani, Sylvio Ferraz-Mello, A. Ferrigno, M. Ammler-von Eiff, Malcolm Fridlund, Aviv Ofir, S. Carpano, François Bouchy, Aldo S. Bonomo, Roi Alonso, Rodrigo F. Díaz, Suzanne Aigrain, G. Montagnier, Tristan Guillot, M. Tadeu dos Santos, G. Wuchterl, T. Pasternacki, Guillaume Hébrard, Hans J. Deeg, James D. Armstrong, Alexandre Santerne, B. Samuel, J. M. Almenara, C. Chaffey, Anders Erikson, S. Grziwa, Artie P. Hatzes, E. W. Guenther, Pascal Bordé, S. Chaintreuil, Hannu Parviainen, J. Schneider, Davide Gandolfi, Research and Scientific Support Department, ESTEC (RSSD), European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA)-Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Mathématiques Nicolas Oresme (LMNO), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Brain and Behavioural Sciences, Università degli Studi di Pavia = University of Pavia (UNIPV), Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Thüringer Landessternwarte Tautenburg (TLS), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Rhenish Institute for Environmental Research (RIU), University of Cologne, Institute for Research in Biomedicine (IRB), University of Barcelona, Departament de Bioquímica i Biologia Molecular, Universitat de Barcelona (UB)-Facultat de Biologia, Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERDEM), Instituto de Salud Carlos III [Madrid] (ISC), Departamento de Matemàtica, PUC RIO, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Virologia, Laboratorio Nacional de Investigacao Veterinaria (LNIV), ECLIPSE 2015, Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DLR Institute of Planetary Research, German Aerospace Center (DLR), Space Research Institute of Austrian Academy of Sciences (IWF), Austrian Academy of Sciences (OeAW), Canada-France-Hawaii Telescope Corporation (CFHT), National Research Council of Canada (NRC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-University of Hawai'i [Honolulu] (UH), Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DLR Institut für Planetenforschung, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt [Berlin] (DLR), Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP), Universidade do Porto = University of Porto, SNECMA Villaroche [Moissy-Cramayel], Safran Group, Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, European Space Agency (ESA)-European Space Agency (ESA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU), University of Pavia, Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidade do Porto, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Instituto de Salud Carlos III (ISC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble, Universidade do Porto [Porto], PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)

Subjects
techniques: radial, spectroscopy, 010504 meteorology & atmospheric sciences, photometry, [SDU.ASTR.EP]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Earth and Planetary Astrophysics [astro-ph.EP], FOS: Physical sciences, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 01 natural sciences, velocities, techniques: photometric, Planet, 0103 physical sciences, Planetary systems, photometry, radial velocities, spectroscopy, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, Transit (astronomy), 10. No inequality, 010303 astronomy & astrophysics, Stellar density, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, 0105 earth and related environmental sciences, Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP), Physics, VELOCIDADE, Astronomy, Astronomy and Astrophysics, Planetary system, stars: planetary systems - techniques: photometry - techniques: radial velocities - techniques: spectroscopic, Orbital period, Light curve, Exoplanet, Stars, Planetary systems, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, radial velocities, planetary systems, techniques, photometric, spectroscopic, techniques: spectroscopic, Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics
Abstract

Context. We present the discovery of two transiting extrasolar planets by the satellite CoRoT. Aims. We aim at a characterization of the planetary bulk parameters, which allow us to further investigate the formation and evolution of the planetary systems and the main properties of the host stars. Methods. We used the transit light curve to characterize the planetary parameters relative to the stellar parameters. The analysis of HARPS spectra established the planetary nature of the detections, providing their masses. Further photometric and spectroscopic ground-based observations provided stellar parameters (log g,Teff,v sin i) to characterize the host stars. Our model takes the geometry of the transit to constrain the stellar density into account, which when linked to stellar evolutionary models, determines the bulk parameters of the star. Because of the asymmetric shape of the light curve of one of the planets, we had to include the possibility in our model that the stellar surface was not strictly spherical. Results. We present the planetary parameters of CoRoT-28b, a Jupiter-sized planet (mass 0.484+/-0.087MJup; radius 0.955+/-0.066RJup) orbiting an evolved star with an orbital period of 5.208 51 +/- 0.000 38 days, and CoRoT-29b, another Jupiter-sized planet (mass 0.85 +/- 0.20MJup; radius 0.90 +/- 0.16RJup) orbiting an oblate star with an orbital period of 2.850 570 +/- 0.000 006 days. The reason behind the asymmetry of the transit shape is not understood at this point. Conclusions. These two new planetary systems have very interesting properties and deserve further study, particularly in the case of the star CoRoT-29., Comment: 19 pages, 21 figures. Revised version to update affiliations and title, according to published version

Published
2015
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41. Observation of the Dynamics of Hydrothermal Activity in La Soufrière of Guadeloupe Volcano with Joint Muography, Gravimetry, Electrical Resistivity Tomography, Seismic and Temperature Monitoring

Author

Dominique Gibert, Jean Bremond d'Ars, Bruno Carlus, Sébastien Deroussi, Jean‐Christophe Ianigro, David E. Jessop, Kevin Jourde, Bruno Kergosien, Yves Le Gonidec, Nolwenn Lesparre, Jacques Marteau, Roberto Moretti, Florence Nicollin, Marina Rosas‐Carbajal, László Oláh, Hiroyuki K. M. Tanaka, Dezső Varga, Gibert, D., de Bremond d'Ars, J., Carlus, B., Deroussi, S., Ianigro, J. -C., Jessop, D. E., Jourde, K., Kergosien, B., Le Gonidec, Y., Lesparre, N., Marteau, J., Moretti, R., Nicollin, F., Rosas-Carbajal, M., Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Géosciences Rennes (GR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP (UMR_7154)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), CEA Grenoble, Université de Strasbourg (UNISTRA), László Oláh, Hiroyuki K. M, and Tanaka Dezső Varga

Subjects
Gravimetry, Fumerole temperature, [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], Geophysical method, [SDU.STU.VO]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Volcanology, Electrical resistivity tomography, Seismic monitoring, Volcanic hydrothermal systems, Muon tomography
Abstract

International audience; Muography uses muons contained in the natural cosmic rays to determine the density of rock volumes. The measurements consist of counting the muons emerging from the target to determine the screening effect produced by the rock. Since the larger the rock thickness, the smaller the number of muons able to cross, the time resolution that can be achieved by muography to monitor density changes is on the order of one or two weeks for kilometer-sized volcanoes. This limitation of the method can be reduced by joining muography with high time-resolution measurements like passive seismic monitoring. In the case of structural imaging, muography benefits from the fact that muon trajectories are linear, making the tomography problem simpler than for other geophysical techniques like electrical resistivity tomography. Experiments performed on La Soufrière of Guadeloupe volcano are described to show how muography can be used to contribute to structural imaging of a highly heterogeneous lava dome and to detect abrupt transient hydrothermal phenomena likely to produce dangerous explosive events.

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2022
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42. Hole polarons in LaFeO 3 and La$_{1−x}$Sr$_x$FeO$_{3−δ}$ : Stability, trapping, mobility, effect of Sr concentration, and oxygen vacancies

Author

Hartmann, Cintia, Laurencin, Jérôme, Geneste, Grégory, DAM Île-de-France (DAM/DIF), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire Matière sous Conditions Extrêmes (LMCE), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics]
Abstract

International audience; The stability, trapping and mobility of electron holes are investigated in lanthanum ferrite LaFeO$_3$ , and in La$_{1−x}$Sr$_x$FeO$_{3−δ}$ ($x$ ≈ 0.1, 0.4 and 0.6) by hybrid-density-functional and densityfunctional-theory $+ U$ calculations. In pure LaFeO$_3$ , the electron hole is more stable under a localized (polaronic) form than under a delocalized form, the energy difference (self-trapping energy) lie between ≈-0.3 and-0.4 eV. This self-trapped hole polaron is not strictly localized on a single Fe atom: instead, it occupies a quantum state made of a 3d orbital of a Fe atom, strongly hybridized with 2$p$ orbitals of four neighboring oxygens. The hole polaron is thus localized on five atoms (among which one single Fe), which can be described as the Fe$^{3+}$ oxidation into Fe$^{4+}$. Electron hole transport results from the combination of onsite reorientations and hoppings, with energy barriers estimated at ≈0.01–0.20 eV and 0.3–0.4 eV, respectively. The aliovalent substitution of lanthanum by strontium in LaFeO$_3$ induces the presence of localized electron holes, preserving the insulating character of La$_{1−x}$Sr$_x$FeO$_3$, regardless of the studied Sr concentration. The formation energy of the oxygen vacancy in La$_{1−x}$Sr$_x$FeO$_3$ (x ≈ 0.1 and 0.4) is estimated at ≈ +0.8 eV. This value is here successfully use to quantify the evolution of defect concentration as a function of the oxygen partial pressure

Published
2023
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43. Attempt to correlate dislocations network and distribution to macroscale plane rotations in <001> cast-mono ingots

Author

Pihan, Etienne, Albaric, Mickael, Regula, Gabrielle, Mangelinck-Noël, Nathalie, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP), and Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
cast-mono, crystal orientation, silicon, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, dislocations, X-ray diffraction, sub-grain boundaries
Abstract

International audience; This work aims to contribute to the understanding of the mechanisms behind electricallyactive crystalline defect formation in cast-mono (cm) ingots grown along the axis. Boththe spatial distributions of background dislocations in the cellular dislocation array and the drivingforce for dislocation multiplication in the sub-grains are not perfectly understood. Macroscalelength crystal rotations are here characterized by the ($\theta$/2θ) X-ray diffraction (XRD) method atdifferent ingot heights and along two perpendicular sample axes. XRD measurements show thepresence of crystal rotations in the large single grain domain. Two orthogonal misorientationscomponents are found to evolve linearly along each sample axis forming plane orientationgradients up to (0.05±0.02) degree/cm extending over 12 cm inside the cast-mono grain. (001)crystal structure deformation are also analysed by rocking curve imaging (RCI) using synchrotronradiation on wafers of a neighboring brick. First, results confirm the presence of the planeorientation gradient measured by XRD and its order of magnitude. Second, RCI resultsdemonstrate that the plane orientation gradient is associated to the cellular dislocation network.Therefore, these results strongly suggest that background dislocations network of a cellular formcan create an organized orientation gradient at large distance within the ingot. The involvementof the characterized orientation gradients in the formation and extension of electrically activeSGBs in cast-mono ingots is discussed.

Published
2023
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44. Mild air oxidation of boron nitride nanotubes. Application as nanofillers for thermally conductive polycarbonate nanocomposites

Author

Antoine Bodin, Thomas Pietri, Jean-Pierre Simonato, Département des Technologies des NanoMatériaux (DTNM), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART)

Subjects
[CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Mechanics of Materials, Mechanical Engineering, General Materials Science, Bioengineering, General Chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis, Electrical and Electronic Engineering
Abstract

Boron nitride nanotubes (BNNTs) have experienced considerable growth in recent years due to their unique intrinsic properties, in particular for the fabrication of polymer nanocomposites. Dispersion of pure BNNTs in nanocomposites is often difficult due to their poor compatibility with most polymer matrices. An approach involving the creation of hydroxyl groups on their surface could improve their dispersion. While some harsh oxidation processes have been reported so far, a mild oxidation of BNNTs using air as the oxidant is reported here. This new catalytic reaction leads to slightly oxidized BNNTs, which were characterized by scanning electron microscope, x-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis. Polycarbonate nanocomposites were then fabricated using pristine and oxidized BNNTs as nanofillers. The measured thermal conductivity increased linearly with the mildly oxidized BNNTs content. It reached a five-fold increase up to 1.19 W m.K−1 at 15% vol. content which is significantly improved over nanocomposites fabricated with severely oxidized BNNTs, while the electrically insulating character remained unchanged.

Published
2022
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45. Towards a better understanding and modeling of catalyst and catalyst layer operation in Proton Exchange Membrane Fuel Cell

Author

Vandenberghe, Florent, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes [2020-....], and Marian Chatenet

Subjects
Modélisation multi-Physiques, Pt loadings, Chargement en Pt, Couches catalytiques, Oxydes de Pt, Multi-Physics-Based modeling, Pt oxides, Caractérisations électrochimiques, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Electrochemical characterizations, Catalyst layers
Abstract

In the interests of ecological transition and the reduction of the use of fossil fuels, greenhouse gas emitters, the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) is a promising candidate as a decarbonized and efficient energy converter in transport and stationary applications. It converts hydrogen and oxygen into electrical energy, heat and water via electrochemical reactions. Despite many improvements, PEMFC systems still suffer technological limitations, notably linked to the materials’ cost, performance and durability of the cathode catalyst layer. In that extent, this work focuses on coupling modeling with experimental characterizations of PEMFCs at both electrode and cell scales to better understand the active layer operation (microstructure, performances and limiting phenomena). The final objective is to enable the prediction of performances of a PEMFC in the most reliable and possible way according to the cell properties and thus to accelerate the development work. Physico-chemical and electrochemical measurements are performed from the scale of the raw Pt/C materials up to the complete catalyst layer, to gather as much information as possible on the catalytic layer micro-structure and its operating properties. Based on this experimental work, the behaviour of different Pt/C electrocatalysts has been studied in order to introduce new electrocatalytic features in one-dimensional models, especially the Pt surface oxide formation and reduction through basic reactions linked to the surface state of Pt as well as to ‘bulk’ Pt oxide formation via chemical place exchange reaction. A complete performance model has been developed and validated for the O2 reduction reaction at the cathode, which better describes the physical and electrochemical phenomena involved in the catalyst layer during its operation under oxygen atmosphere.; Dans un souci de transition écologique et de diminution de l’utilisation de combustibles fossiles, émetteurs de gaz à effet de serre, la pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC pour Proton Exchange Membrane Fuel Cell) est une candidate prometteuse comme convertisseur d’énergie décarbonée et efficace dans les applications de type transport et stationnaires. Elle convertit l’hydrogène et l’oxygène en énergie électrique, en chaleur et en eau via des réactions électrochimiques. Malgré de nombreuses améliorations, les systèmes PEMFC souffrent encore de limitations technologiques, notamment liées au coût des matériaux, aux performances et à la durabilité de la couche catalytique cathodique. Dans ce contexte, ce travail de thèse couple la modélisation et les caractérisations expérimentales de PEMFC à l'échelle de l'électrode et de la cellule pour mieux comprendre le fonctionnement de la cathode (microstructure, performances et phénomènes limitants). L'objectif final est de pouvoir prédire par le modèle les performances d'une PEMFC de la manière la plus fiable possible en fonction des propriétés du cœur de pile et ainsi accélérer les travaux de développement. Des mesures physico-chimiques et électrochimiques sont effectuées depuis l'échelle des matériaux bruts Pt/C jusqu'à la couche catalytique complète, afin de recueillir le plus d'informations possible sur la microstructure de la couche catalytique et ses propriétés de fonctionnement. Sur la base de ce travail expérimental, le comportement de différents électrocatalyseurs Pt/C a été étudié afin d'introduire de nouvelles caractéristiques électrocatalytiques dans les modèles unidimensionnels, en particulier la formation et la réduction d’oxydes de surface du Pt, par des réactions de base liées à l'état de surface du Pt ainsi qu'à la formation d'oxyde dit ‘bulk’ via une réaction chimique d'échange de place sous la surface. Un modèle de performance complet a été développé et validé pour la réaction de réduction du dioxygène à la couche catalytique cathodique, qui décrit mieux les phénomènes physiques et électrochimiques impliqués dans la couche active pendant son fonctionnement sous dioxygène.

Published
2022

46. Etude de l'influence d'une intégration par ALD d'une couche sélective d'électrons en SnO2 dans les cellules photovoltaïques à base de pérovskite

Author

Gayot, Félix, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes [2020-....], and Stéphane Cros

Subjects
Photovoltaics, [SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other, Couche sélective d'électrons, Perovskite/silicon tandem cell, Atomic layer deposition, Cellule tandem pérovskite/Silicium, Photovoltaïque, Electron transport layer, Couche de transport d'électron, Perovskite, Electron selective layer, Pérovskite
Abstract

Perovskite (Pvk) solar cells and Pvk/silicon (Si) tandem solar cells are emerging photovoltaics (PV) technologies. In the last decade, their power conversion efficiency have reached 25.7 % and 31.3% respectively [1,2]. However, these PV technologies still show a large size difference between high efficiency cells, which have an area below the order of the cm2, and industry-viable cells. Hence, the ability to fabricate large area Pvk and Pvk/Si tandem cells showing high efficiency is crucial for industrial development of such technologies. This goal requires deposition process adaptation for every constitutive material layer in these solar cells. Particularly, the electron selective layer deposition is mostly performed by spin-coating, which is a non-adapted process for tens of nanometres-thick films on top of large area and possibly textured substrates. Atomic Layer Deposition (ALD) on the contrary appears to be very attractive for such thin film growth, especially in the tandem cells case, for which the Si bottom cell surface is usually textured.The work realized during this experimental thesis focuses on the study of the influence of integrating an ALD-grown tin dioxide (SnO2) electron selective layer in Pvk-based solar cells.First, ALD-grown SnO2 thin films properties are investigated and compared to the properties of reference spin-coated SnO2 layers. Some differences, notably in their optical and electrical properties, have been identified. The formation of a Pvk film on top of an ALD-grown SnO2 layer is then also analysed and compared to the one of a reference Pvk film, without arising significant differences.With the knowledge of the previous comparisons results in mind, a second part of the work is dedicated to studying the performance of ALD-grown SnO2 electron selective layer by analysing Pvk-based solar cells behaviour. Strong limitations are highlighted, which points out the SnO2/Pvk interface as the probable main limiting region.In a third part, the SnO2/Pvk interface is more precisely investigated thanks to chemical and energetics characterisation techniques. Notably, a work function difference and an ionization energy difference are observed between the ALD-grown SnO2 and the spin-coated SnO2 as well as a difference in the net effective contact area at the SnO2/Pvk interface depending on the SnO2 nature. These results make possible to draw several hypothesis concerning the causes of performance limitations in devices.Finally, the influence of the ALD process modification over SnO2 thin films properties and Pvk-based solar cells behaviour is examined. This study shows that diverse SnO2 thin films annealing as well as a change in ALD growth temperature can affect SnO2 thin films properties with sometimes inducing a modification of solar cells behaviour.The performed studies and their respective results improve the overall understanding of the mechanisms that hinder electron selective layers efficiency in Pvk-based solar cells. This allows the assumption of news ways to integrate successfully an ALD-grown SnO2 electron selective layer in such solar cells, which will participate in the development of Pvk and Pvk/Si tandem solar cells.[1] Green M et al. Solar cell efficiency tables, Progress in Photovoltaics Res. Appl. 2022; 30(7)[2] NREL, Best Research-Cell Efficiency Chart, www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html; Les cellules photovoltaïques (PV) à base de pérovskite (Pvk) et les cellules PV tandem silicium(Si)/Pvk sont des technologies émergentes qui ont vu en quelques années leur rendement de conversion atteindre 25,7 % et 31,3% respectivement [1,2]. Cependant ces technologies PV montrent encore un écart important entre la taille des cellules de haut rendement, inférieure à l’ordre du cm2 et celle des cellules pouvant avoir une application commerciale. Or la possibilité de fabriquer des cellules Pvk et tandem Pvk/Pvk de haut rendement de grande surface est crucial pour leur développement à l’échelle industrielle. Cela requiert l’adaptation des procédés mis en œuvre pour le dépôt de chaque couche de matériau constitutive des cellules. En particulier le dépôt de la couche sélective d’électrons est majoritairement effectué par spin-coating, une méthode non-adaptée pour déposer une couche mince de quelques dizaines de nanomètres d’épaisseur sur une grande surface possiblement texturée. La croissance de couche mince par Atomic Layer Deposition (ALD) se révèle quant à elle très intéressante face à cette problématique, notamment dans le cas des cellules tandem, où la sous-cellule Si présente idéalement une texturation de surface de l’ordre du µm.Les travaux réalisés au cours de cette thèse expérimentale concernent l’étude de l’influence d’une intégration par ALD d’une couche sélective d’électrons en dioxyde d’étain (SnO2) dans les cellules PV à base de pérovskite sur le comportement de ces dernières.Dans un premier axe, les propriétés de couches minces de SnO2 déposées par ALD sont évaluées. La comparaison celles de couches de SnO2 de référence déposées par spin-coating montre des différences de propriétés électriques et optiques notamment. La formation d’un film de Pvk sur une couche de SnO2 déposée par ALD est à son tour analysée et comparée à celle d’un film de référence sans souligner de différences majeures.Un second axe se consacre à l’étude des performances de couches sélectives d’électrons en SnO2 déposées par ALD en examinant le comportement de cellules PV à base de Pvk. De profondes limitations des performances des cellules employant une couche sélective d’électrons en SnO2 déposée par ALD sont relevées. L’analyse de ces limitations pointe l’interface SnO2/Pvk comme étant probablement leur région d’origine majeure.Un troisième axe de travail tente d’étudier plus précisément cette interface au moyen de caractérisations chimiques et physiques. En particulier, une différence du travail de sortie et d’énergie d’ionisation entre les deux types de SnO2 ainsi qu’une différence de surface effective de contact à l’interface SnO2/Pvk entre le cas de référence et celui du SnO2 déposé par ALD sont identifiées, permettant d’établir des hypothèses sur les causes des limitations en dispositif.Enfin, un dernier axe étudie l’impact d’une modification du procédé ALD sur les propriétés des couches de SnO2 et le comportement de cellules PV à base de Pvk. Il est ainsi vu que des recuits et le changement de la température de croissance ALD entraînent des transformations des propriétés des couches de SnO2 qui ne se traduisent pas toutes en une modification du comportement des cellules PV.Les différents travaux réalisés et les résultats qui en découlent permettent d’améliorer la compréhension des mécanismes limitant l’efficacité des couches sélectives d’électrons dans les cellules PV à base de Pvk. Ceci permet ainsi d’imaginer de nouvelles pistes pour intégrer par ALD une couche sélective d’électrons en SnO2 avec succès dans ce type de cellules, ce qui participera au développement de cellules Pvk et tandem Pvk/Si à l’échelle industrielle.[1] Green M et al. Solar cell efficiency tables, Prog. in Phot. Res. Appl. 2022; 30(7)[2] NREL, Best Research-Cell Efficiency Chart, www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html

Published
2022

47. Exploration et conception d'architectures de calcul de type in-memory à base de mémoires non volatiles émergentes

Author

Egloff, Valentin, CEA Grenoble, Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix-Marseille Université, and Jean-Michel Portal

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], goulot d’étranglement de von Neumann, energy wall, von Neumann bottleneck, mémoire non volatile, mur mémoire, mémoire de classe de stockage, mur énergétique, system architecture, architecture des systèmes, non volatile memories, memory wall, calcul en mémoire, in-memory computing, [INFO.INFO-ET]Computer Science [cs]/Emerging Technologies [cs.ET], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, storage class memory
Abstract

Today computing centric von Neumann architectures face strong limitations in the data-intensive context of numerous applications. The key limitation is the memory wall due to increased performance gap between processors and memories. To mitigate this gap, cache hierarchy was introduced but it largely increased energy consumption while not being adapted for modern big datasets. Not only those architectures struggle with big datasets due to their high energy consumption and slow bandwidth, they can no longer be improved through technological advances such as node scaling. This calls for a paradigm shift to data centric architecture where treating massive amounts of data in a parallel fashion is the core principle.New emerging Non-Volatile Memories (NVM) promise high density data storage and can easily integrate In-Memory Computing (IMC). IMC purposes is to compute where the data is or the closest to, to suppress back and forth data movements from the memory to the cores. Existing solutions use analog computing that has high efficiency but limited flexibility. When data needs to be written back after computation, endurance of NVM is often not discussed. We design a digital wrapper that extends memory functionality with vector computing capabilities and develop a simulation platform for architecture exploration. Our digital wrapper, aka C-SRAM, can be inte- grated with most memory technologies and comes with its own small SRAM buffer. We demonstrate that computing at the top of the memory hierarchy, i.e. close to the permanent storage, grants in average 17.4× energy reduction and 12.9× speed-up versus SIMD baseline. Thanks to SRAM buffer, NVM’s endurance is not impaired and thereby extends system lifetime compared to other IMC solutions.; Les architectures d’aujourd’hui sont basées sur le modèle de von Neumann qui place au centre l’exécution des instructions. Ces architectures font face à de fortes limitations dans le contexte du big data. En effet, le mur mémoire est un phénomène lié à l’écart grandissant de performances entre les processeurs et les mémoires depuis les années 80. Pour atténuer cet écart, une hiérarchie de caches a été mise en place mais elle a en contrepartie largement augmentée la consommation énergétique sans être adaptée pour les grands jeux de données modernes. Non seulement ces architectures ont du mal avec une masse de données toujours croissantes à cause de leur haute consommation énergétique et leur faible débit, elles ne peuvent plus uniquement se baser sur les avancées technologiques pour s’améliorer. Ceci appelle à un changement de paradigme vers des architectures data centrées où le traitement de quantités de données massives en parallèle est le principe de base. De nouvelles mémoires non volatiles promettent du stockage haute densité et peuvent intégrer du calcul en mémoire. L’intérêt de calculer en mémoire est d’opérer là où se trouve la donnée, ou tout du moins le plus proche possible, pour supprimer les allées et venues permanentes entre la mémoire et les cœurs de calcul. Les solutions existantes utilisent du calcul analogique très efficace mais prompt au bruit et avec une flexibilité limitée. Quand les données doivent être réécrites en mémoire, l’endurance de ces mémoires non volatiles n’est pas discutée. Nous concevons un emballage numérique qui étend les fonctionnalités mémoire avec du calcul vectoriel et développons une plateforme de simulation pour faire de l’exploration architecturale. Notre circuit, bien nommé C-SRAM, peut être intégré avec la plupart des technologies mémoire et est équipé de sa propre mémoire SRAM. Nous démontrons qu’effectuer le calcul au sommet de la hiérarchie mémoire, c’est à dire proche du stockage permanent, permet une réduction de la consommation énergétique d’un facteur 17.4 et une accélération du traitement en moyenne d’un facteur 12.9 comparé à un traitement avec un cœur SIMD. Grâce à la mémoire tampon intégrée, l’endurance de la mémoire non volatile n’est pas impactée et de fait, l’espérance de vie du système s’en trouve augmentée par rapport à d’autres solutions de calcul en mémoire.

Published
2022

48. Analyse de la structure et des propriétés du conducteur protonique des électrodes de PEMFC par diffusion de neutrons aux petits angles et par électrochimie : impact des cycles accélérés de dégradations

Author

Chabot, Florian, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes [2020-....], and Arnaud Morin

Subjects
Electrochimie, [CHIM.GENI]Chemical Sciences/Chemical engineering, Dégradation, Conducteur protonique, Electrode, X-Ray, Fuell Cell, Pemfc, Diffusion de neutrons aux petits angles, Neutron, Ionomère
Abstract

This work uses small angle neutron scattering and electrochemical characterizations to study the structure and properties of ionomer in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) electrodes. The final objective of this thesis is to establish the link between ionomer degradation and the decrease of electrochemical performances. Small Angle Neutron Scattering (SANS) allows to study the electrode structure for characteristic sizes ranging from the nanometre to several hundreds of nanometres. The analysis method developed in this thesis gives access to the distribution of the ionomer, the size of the primary carbon particles and their porous structure as well as the adsorption and localization of water in the electrode. The analysis of SANS profiles shows that the ionomer disperses as a thin film of 1.5 to 2.5 nm thickness on the surface of the Pt/C catalyst, or forms aggregates (>50 nm) depending on the electrode fabrication process. Electrochemical characterizations are developed to study the role of the ionomer in the electrode operation. Measurements of performance, electrochemical impedance spectroscopy, double layer capacitance, CO oxidation and proton desorption are carried out. These measurements underline the importance of adsorbed water on the surface of the Pt/C catalyst for proton transport and show that the ionomer allows to keep water in the vicinity of active sites at low relative humidity. However, ionomer limits the accessibility of platinum to the gas, or even prevents it completely. SANS and electrochemical measurements are applied to new and aged electrodes to study the impact of aging on the properties and structure of the ionomer. The degradation of protonic conductivity in the electrode contributes to the drop in performance and seems to be related to the degradation of the chemical structure of the ionomer.; Ce travail de thèse utilise la diffusion de neutrons aux petits angles et les caractérisations électrochimiques pour étudier la structure et les propriétés du ionomère dans les électrodes de pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). L'objectif final de cette thèse est de faire le lien entre la dégradation du ionomère et la diminution des performances électrochimiques. La diffusions de neutrons aux petits angles, ou SANS pour Small Angle Neutron Scattering, permet d'étudier la structure de l'électrode pour des tailles caractéristiques allant du nanomètre à plusieurs centaines de nanomètres. La méthode d'analyse développée dans cette thèse permet d'accéder à la distribution du ionomère, aux taille des particules primaires de carbone et à leurs porosités ainsi qu'à l'adsorption et à la localisation de l'eau dans l'électrode. L'analyse des profils met en évidence que le ionomère se disperse en film fin de 1,5 à 2,5 nm d'épaisseur à la surface du catalyseur Pt/C, ou forme des agrégats (>50 nm) en fonction du procédé de fabrication des électrodes. Des caractérisations électrochimiques sont développées pour étudier le rôle du ionomère dans le fonctionnement de l'électrode. Des mesures de performances, de spectroscopie d'impédances électrochimiques, de capacité de double couche, d'oxydation de CO et de désorptions de protons sont mises en œuvres. Ces mesures soulignent l'importance de l'eau adsorbé à la surface du catalyseur Pt/C pour le transport des protons et montrent que le ionomère permet de conserver de l'eau à proximité des sites actifs aux faibles humidités relatives mais qu'il limite l'accessibilité du platine au gaz, voir l'empêche complétement. Les mesures SANS et électrochimiques sont appliquées à des électrodes neuves et vieillis pour étudier l'impact du vieillissement sur les propriétés et la structure du ionomère. La dégradation de la conduction protonique dans l'électrode contribue à la chute des performances et semble reliée à la dégradation de la structure chimique du ionomère.

Published
2022

49. Développement de supercondensateurs hybrides au potassium

Author

Yvenat, Marie-Eve, ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes [2020-....], and Philippe Azaïs

Subjects
Optimization, Supercondensateur, Supercapacitor, Transportation applications, Potassium, Battery, Optimisation, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Applications de transport, Batterie
Abstract

As part of the developments of new battery technologies carried out within the Department of Electricity and Hydrogen for Transport (LITEN), a new 'hybrid' super-capacitor system has been developed. This type of super-capacitor is assembled from a standard super-capacitor electrode and a battery electrode. Hybrid super-capacitors using potassium as a charge transport ion have been developed at CEA, these studies resulting in a viable and functional system whose initial performance is very interesting. However, the system shows several locks at the level of its operation which can be raised only through the fine understanding of the physical, chemical and electrochemical phenomena that take place during the cycling of this system. For these studies, various analysis methods will be used, both for electrochemical characterizations and for fine characterizations of the materials used, such as XPS or Raman spectroscopy analyzes, by microscopy or by X-ray diffraction. Simultaneously with this work analysis, part of the thesis will be dedicated to the optimization of materials used and the work of the formulation and balancing of electrodes to improve the performance of materials. The thesis may also lead to advances in understanding optimizations of the system by the gelation of the electrolyte or the study of bipolar systems.; Dans le cadre des développements de nouvelles technologies de batterie effectués au sein du Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN), un nouveau système de super-condensateur 'hybride' a été développé. Ce type de super-condensateur est assemblé à partir d'une électrode standard de super-condensateur et d'une électrode de batterie. Ainsi, les super-condensateurs hybrides utilisant le potassium comme ion de transport de charge ont été développés au CEA, ces études aboutissants à un système viable et fonctionnel dont les performances initiales sont très intéressantes. Cependant, le système montre plusieurs verrous au niveau de son fonctionnement qui ne peuvent être levés que via la compréhension fine des phénomènes physiques, chimiques et électrochimiques qui ont lieu pendant les cyclages de ce système. Pour ces études, différents moyens d'analyses seront utilisés, autant pour des caractérisations électrochimiques que des caractérisations fines des matériaux mis en œuvre tels que des analyses de spectroscopie XPS ou Raman, par microscopie ou encore par diffraction des rayons X. Simultanément à ce travail d'analyse, une partie de la thèse sera dédiée à l'optimisation des matériaux utilisés et au travail de la formulation et de l'équilibrage des électrodes afin d'améliorer les performances des matériaux. La thèse pourra aussi mener en fonction des avancements de compréhension à des optimisations du système par la gélification de l'électrolyte ou l'étude de systèmes bipolaires.

Published
2022

50. Performance evaluation of the Anion exchange membrane based Water electrolysis

Author

Panda, Ronit-Kumar, Serre, Guillaume, Fouda-Onana, Frederic, Bultel, Yann, Schott, Pascal, Département de l'électricité et de l'hydrogène dans les transports (DEHT), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART), IEEE, and European Project: 875118,H2020-JTI-FCH-2019-1,NEWELY

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
Abstract

International audience; Anion exchange membrane (AEM) electrolysis is the process for hydrogen generation using electricity. In this article, a 1D steady state model was introduced and elaborated to determine the performance of the AEM Electrolyser. In particular, the role of addition of Potassium Hydroxide (KOH) and its overall impact on the Multiphysics phenomenon inside the membrane electrode assembly was investigated. The simulation and experiments showed a significant reduction of the ion exchange / transport, ionic resistance as well as an improvement of the reaction kinetics at the electrodes upon addition of KOH to the pure water feedstock. The modelling efforts also resulted in a better understanding of the several Multiphysics phenomena that account for the kinetics and mass-transfer losses in the electrolyser. In particular, we also assess the fluid, geometric and flow parameters for the AEM electrolyser and the extent of their impact on the device performance.

Published
2022
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