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89 results on '"Almanza, Morgan"'

1. Ferroelectric terpolymer films with enhanced cooling efficiency: An integrated approach considering electrocaloric response and dielectric losses

Author

Zeggai, Nouh, LoBue, Martino, and Almanza, Morgan

Subjects
Condensed Matter - Materials Science, Condensed Matter - Soft Condensed Matter
Abstract

In response to the growing demand for more efficient and compact refrigeration and energy conversion devices, electrocaloric poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene) is among the most promising active substances. However, despite its high electrocaloric response, the maximum efficiency achievable over a cooling cycle is hampered by losses. To overcome this major limitation, losses have been reduced by using an electrothermal poling treatment as well as by controlling the surface roughness. The upper bound of the efficiency computed over a thermodynamic cycle mimicking the working conditions of an actual cooling device is increased from 1% to 10% of the Carnot efficiency. This represents a major improvement in enhancing ferroelectric materials for advanced energy applications.

Published
2024
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4. State of the Art of Research towards Sustainable Power Electronics

Author

Salomez, Florentin, primary, Helbling, Hugo, additional, Almanza, Morgan, additional, Soupremanien, Ulrich, additional, Viné, Guillaume, additional, Voldoire, Adrien, additional, Allard, Bruno, additional, Ben-Ahmed, Hamid, additional, Chatroux, Daniel, additional, Cizeron, Antoine, additional, Delhommais, Mylène, additional, Fayolle-Lecocq, Murielle, additional, Grennerat, Vincent, additional, Jeannin, Pierre-Oliver, additional, Laudebat, Lionel, additional, Rahmani, Boubakr, additional, Vidal, Paul-Étienne, additional, Villa, Luiz, additional, Dupont, Laurent, additional, and Crébier, Jean-Christophe, additional

Published
2024
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9. Thermal energy harvesting with magnetocalorics

Author

Lobue, Martino, Almanza, Morgan, and Lo Bue, Martino

Subjects
Magnetocaloric Materials, [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Energy Harvesting, Thermodynamics, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [PHYS] Physics [physics]
Abstract

Cutting greenhouse emissions, and improving the global energy efficiency have been themain goals of researches in the field of caloric materials for more than two decades now (1).So far, the research of new solid state cooling devices, using magnetocalorics (MC) as re-frigerant, has been primarily focused on achieving better efficiency (2). Recently, a growingattention to other energy conversion applications with some emphasis on the micro and nanoscales has triggered a paradigm shift towards energy harvesting (3). Here, we shall brieflyreview the main scientific, and technological challenges entailed by switching from cooling tothermo-magnetic generation (TMG) focusing on the modeling tools used to study the effi-ciency/power trade-of. Some recent results obtained using Gd films as the active substancein a TMG, microscale device will be presented (4).and present some recently developed TMG prototypes and their properties.(1) X. Moya, S. Kar-Narayan, and D. Mathur Neil, Caloric Materials Near Ferroic PhaseTransitions, Nat. Mater. 13, 439 (2014).(2) J. Lyubina, Magnetocaloric materials for energy efficient cooling, J. Phys. D: Appl.Phys. 50, 053002 (2017)(3) A. Kitanovski, Energy applications of magnetocaloric materials, Adv. Energy Mater.10, 1903741 (2020)(4) ) D. Nguyen Ba, Y. Zheng, L. Becerra, m. marangolo, M. Almanza, and M. LoBue, Mag-netocaloric Effect in Flexible, Free-Standing Gadolinium Thick Films for Energy ConversionApplications, Physical Review Applied 15, (2021)

Published
2023

10. Etude de la transition de phase d'un film de FeRh par mesure de réflectivité optique

Author

Pecheux, Alexis, Almanza, Morgan, Gourdon, Catherine, Thevenard, Laura, Fournier, Daniele, Arregi, Jon, Uhlíř, Vojtěch, Lobue, Martino, Pecheux, Alexis, and Acoustique pour les antiferromagnétiques - - ACAF2020 - ANR-20-CE30-0027 - AAPG2020 - VALID

Subjects
Réflectivité, Hystérésis, Transition de phase, Fer-Rhodium, Mots-clés -Transition de phase Hystérésis Réflectivité Fer-Rhodium, [PHYS.COND] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

RESUME-Les matériaux à transition de phase magnétostructurale présentent de forts couplages multiphysiques. Généralement, la transition est contrôlée par la température, ainsi que par des variables externes, comme la contrainte mécanique, ou le champ magnétique. Elle s'accompagne d'une variation des propriétés du matériau (e.g. entropie, aimantation, volume) donnant lieu à un grand nombre d'applications : réfrigération, actionnement, etc. Cependant, ces transitions s'accompagnent souvent d'un comportement hystérétique difficile à maîtriser. On propose ici l'utilisation d'une méthode optique basée sur la réflexion. De par sa résolution temporelle (10 ns) et spatiale (1 µm), cette technique offre un outil unique pour étudier l'hystérésis en statique, comme en dynamique. Ici on propose d'exploiter les propriétés optiques d'un film de FeRh pour démontrer les potentialités de la mesure de réflectance pour l'étude des transitions de phase en régime statique.

Published
2023

13. A Cockcroft-Walton generator driven by wireless power transfer for implanted high-voltage generation

Author

Martinez, Thomas Guillaume, Almanza, Morgan, Civet, Yoan René Cyrille, and Perriard, Yves

Subjects
Medical devices, Capacitance, Voltage, High-voltage techniques, Wireless power transfer, Inductance, Wires
Abstract

This paper presents a Cockcroft-Walton (CW) generator as a solution to generate an intermediate high voltage for the supply of a DEA cardiac assist device. This consists in fully passive converter allowing to output a DC signal from an alternative signal especially suitable for AC sources. Furthermore, implanted medical devices require a wireless power transfer system to provide energy inside the body without the need for wires through the skin. Thus, in this paper we propose to combine those two systems to optimize the efficiency and the size of the final system. In this work, the WPT consists in two coupled inductances of 6 cm diameter at a 2 cm distance from each other driven by a GaN half-bridge while The CW generator has 8 stages. The overall system can output 200 V at 1 W inside the body from a 20 V DC signal at the input and with an overall efficiency of 79 %.

Published
2021
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14. A La-Fe-Si Based Thermo-Magnetic Generator

Author

Ahmim, Smail, Almanza, Morgan, Pasko, Alexandre, Loyau, Vincent, Parrain, Fabien, Mazaleyrat, Frédéric, Lobue, Martino, Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-Université Gustave Eiffel-CY Cergy Paris Université (CY), Matériaux Magnétiques pour l'Energie (SATIE-MME), Composants et Systèmes pour l'Energie Electrique (CSEE), École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-Université Gustave Eiffel-CY Cergy Paris Université (CY)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-Université Gustave Eiffel-CY Cergy Paris Université (CY)-Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-Université Gustave Eiffel-CY Cergy Paris Université (CY)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-Université Gustave Eiffel-CY Cergy Paris Université (CY), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Lo Bue, Martino

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Electrical Energy, [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SPI] Engineering Sciences [physics], Magnetocaloric Materials, [SPI.ELEC] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Energy Harvesting, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Thermodynamycs, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Pyromagnetic Generator, [PHYS] Physics [physics]
Abstract

International audience; Low-grade heat from industrial processes and residential buildings represents a huge and cheap energy source. Development of new technologies to convert waste heat into electricity is today considered a major objective. The new generation of magnetocaloric materials (MCM) for refrigeration applications is offering some fresh opportunities to energy harvesting technologies. In cooling applications, the magnetocaloriceffect is used to pump heat through the entropy change of the MCM associated to application/removal of a field. Thermomagnetic generators (TMG) use the pyromagnetic effect, namely the variation of magnetization as a function of the temperature, to perform thermodynamic cycles under varying field and eventually convert the magnetic energy into electrical one. Several thermo-generation prototypes using MCM have been proposed relying on different conversion chains. Here we have developed a new prototype based on a three steps conversion: Thermal/Magnetic, Magnetic/Mechanical and finally Mechanical/Electrical. The geometry is similar to the one studied in [1] with three main differences: the magnetic field lines are spatially confined by the use of a Halbach array improving the magnetic force and the field inside the magnetocaloric material [2]; the active substance is a first order La(Fe,Si)13 from Vacuumschmelze; the mechanical displacement of the MCM is eventually converted to electrical energy using piezoelectric material. All the energy conversion chain steps have been studied through direct measurements performed on the working prototype. Notably the total energy efficiency of the device is worked out experimentally using the prototype as a characterization bench.[1]. Ujihara et al. Appl. Phys. Lett.91, 093508 (2007).[2]. Ahmim et al. Eur. Phys. J. Appl. Phys. 85, 10902 (2019)

Published
2021

15. Study of electrostatic actuation for electrocaloric cooling devices

Author

Depreux, Lucas, Almanza, Morgan, Parrain, Fabien, Lobue, Martino, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-Université Gustave Eiffel-CY Cergy Paris Université (CY), ANR-20-CE05-0044,ECOOL,Réfrigération électrocalorique(2020), Depreux, Lucas, and Réfrigération électrocalorique - - ECOOL2020 - ANR-20-CE05-0044 - AAPG2020 - VALID

Subjects
electrostatic actuation, caloric devices, cooling, thin film, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.MECA.THER]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph], electrocaloric polymer, [SPI.MECA.MEFL] Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Fluids mechanics [physics.class-ph], [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.MECA.THER] Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph], [SPI.MECA.MEFL]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Fluids mechanics [physics.class-ph]
Abstract

International audience; Solid-state refrigeration offers potential advantages over traditional cooling systems, but few devices offer high specific cooling power with a high coefficient of performance (COP); they fall short of the well-established performances of gas-based refrigerant devices. Electrocaloric (EC) polymers present various specificities : they have a high adiabatic temperature change (~10K) and a low mass density (1g/cm3). Thus, using these materials could lead to refrigeration with high specific power (W/g), and high COP. Even more importantly, polymers are softer than other caloric materials; therefore they are surface-conformable (E~1GPa), which allows one to increase the effective contact surface between the polymer film and the heat reservoir. Additionally, films can be very thin and therefore show a remarkable surface/volume ratio. Because of their properties (softness and thinness), these films are well-suited to enhance the heat transfer and achieve the power density that is required in cooling devices. However, the handling of such films is not easy—precisely because they are soft. Ma et al. present an EC cooling device based on a polymer film, showing a COP up to 13, a specific cooling power of 2.8W/g, and working at a frequency of 0.8 Hz. In their device, theEC film is electrostatically moved from the hot reservoir to the cold one and vice-versa, thus allowing one to control the heat transfer. Using this method, they outperform most of the existing magnetocaloric and elastocaloric cooling devices.Using a similar setup, we [Almanza et al. (2018)] have recently shown that the heat transfer can be significantly enhanced, which enables a significant increase in the working frequency—up to 100Hz for a 20um thick film. The resulting output power, which is estimated at around 200W/g, would be of the same order of magnitude as in conventional cooling devices. The key to achieve such working frequencies is a wise balance betweenfilm displacement (mechanical switching) and heat transfer characteristic times. Here, we focus on how to reduce the switching time down to a few milliseconds. This issue has been studied in the MEMS field, particularly in RF switches, and micro-pumps. It combines several branches of physics, such as electrostatics, thin film mechanics and hydrodynamics. Here, the main challenge is to understand and harness the airflow and squeeze film damping which limits the film’s dynamic. In this work, we investigate different approaches in order to increase the frequency ofour previously-presented electrostatic thermal switch, using an EC film as active material. The measurements will be discussed with regard to a simple model, taking into account the way air affects the dynamic of the moving part.Our results will provide insight on the potential of EC polymers as caloric substance for high cooling power devices

Published
2021

17. ELECTROCOOLING DEVICE BASED ON MULTILAYERS PVDF BASED POLYMER

Author

Zeggai, Nouh, Depreux, Lucas, Parrain, Fabien, Dkhil, Brahim, Lobue, Martino, Almanza, Morgan, Zeggai, Nouh, and Réfrigération électrocalorique - - ECOOL2020 - ANR-20-CE05-0044 - AAPG2020 - VALID

Subjects
[PHYS] Physics [physics]
Published
2021

25. Comparison between thermomagnetic and thermoelectric generators

Author

Almanza , Morgan, Pasko , Alexandre, Mazaleyrat , Frédéric, Lobue , Martino, Matériaux, Rayonnements, Structure (MRS), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Matériaux Magnétiques pour l'Energie (SATIE-MME), Composants et Systèmes pour l'Energie Electrique (CSEE), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), almanza, morgan, MRS - Matériaux, Rayonnements, Structure, Institut Néel ( NEEL ), Université Grenoble Alpes [Saint Martin d'Hères]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes [Saint Martin d'Hères]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Matériaux Magnétiques pour l'Energie ( SATIE-MME ), Composants et Systèmes pour l'Energie Electrique ( CSEE ), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie ( SATIE ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] ( CNAM ) -Université de Cergy Pontoise ( UCP ), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux ( IFSTTAR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] ( CNAM ) -Université de Cergy Pontoise ( UCP ), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux ( IFSTTAR ) -Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie ( SATIE ), and Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux ( IFSTTAR )

Subjects
[SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [PHYS.MECA.THER] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [SPI.ELEC] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [ PHYS.MECA.THER ] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, [ SPI.ELEC ] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [PHYS.MECA.THER]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience

Published
2018

26. Optimizing Magnetocaloric Material for Thermomagnetic Energy Harvesting

Author

Lobue, Martino, Almanza, Morgan, Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux Magnétiques pour l'Energie (SATIE-MME), Composants et Systèmes pour l'Energie Electrique (CSEE), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), and Lo Bue, Martino

Subjects
Pyromagnetic effect, [PHYS]Physics [physics], [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SPI.ELEC] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Magnetocaloric effect, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Thermodynamics, Caloric Materials, Energy conversion, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS] Physics [physics]
Abstract

International audience

Published
2019

27. Finite time thermodynamics of thermomagnetic generation

Author

Lobue , Martino, Almanza , Morgan, Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie ( SATIE ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] ( CNAM ) -Université de Cergy Pontoise ( UCP ), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux ( IFSTTAR ), almanza, morgan, Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), and Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [PHYS.MECA.THER] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [SPI.ELEC] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [ PHYS.MECA.THER ] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, [PHYS.MECA.THER]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Thermics [physics.class-ph], [ SPI.ELEC ] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience

Published
2017

28. Study of the Energy Conversion Chain in a Thermomagnetic Generator

Author

Ahmim, Smail, Almanza, Morgan, Pasko, Oleksandr, Mazaleyrat, Frédéric, Lobue, Martino, Matériaux Magnétiques pour l'Energie (SATIE-MME), Composants et Systèmes pour l'Energie Electrique (CSEE), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Funktionale Materialien, TU Darmstadt

Subjects
energy harvesting, thermomagnetic generator, magnetocaloric materials, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract

International audience; Thermomagnetic generators designed to scavenge electrical energy from a heat flow can be designed following different conversion chains. Here we numerically study a device based on a three steps conversion, from magnetic towards kinetic, and eventually electrical energy. This chain is assured by a magnetocaloric material (MCM) as active substance moving between the heat reservoirs on an elastic beam (polypropylene: 60.6 x 26.6 x 1.2 mm 3) designed to obtain an auto-oscillating system. The cantilever kinetic energy is recovered using piezoelectric patches (PZT 5a). After optimization of the patches size, our simulations give an output energy density of 0.03 mJcm-3. To achieve a further optimization we investigate the possibility to use the piezoelectric material both as a transducer and as an actuator to have a better control of the working thermodynamic cycle. In this way we show that an energy density up to 60.46 mJcm-3 can be achieved.

Published
2018
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29. Etude du refroidissement d'un système électromagnétique plongé dans un bain de fluide magnétique

Author

Zanella, Raphaël, Mininger, Xavier, BOUILLAULT, Frédéric, Nore, Caroline, Berthelot, Eric, Almanza, Morgan, Laboratoire d'Informatique pour la Mécanique et les Sciences de l'Ingénieur (LIMSI), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Sorbonne Université - UFR d'Ingénierie (UFR 919), Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Saclay (COmUE), Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel (UNIV GUSTAVE EIFFEL), and Université de Lorraine [UL]

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2018

30. Performance analyses of Perovksites PrSrMnO3: from MCE to AMR cycle

Author

Almanza, Morgan, Hardy, Vincent, Kedous-Lebouc, Afef, Garcia, Sylvie, Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience

Published
2018

31. Système de récupération d'énergie thermique à base de matériaux magnétocaloriques

Author

AHMIM, Smail, Almanza, Morgan, Pasko, Alexandre, Mazaleyrat, Frédéric, LoBue, Martino, Sciencesconf.org, CCSD, Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel, Université de Lorraine [UL], and Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], Récupération d’énergie thermique, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, Thermomagnétique, Energie, Magnétocalorique, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience; -Les générateurs thermomagnétiques convertissent le flux de chaleur en énergie électrique. Le matériau magnétocalorique (MMC) réalise un cycle thermodynamique entre deux sources de chaleur ce qui produit une variation d'aimantation du matériau. Cette énergie (variation d'aimantation) est ensuite transformée en énergie mécanique via les forces magnétiques et enfin en énergie électrique via un transducteur électromécanique. Le dimensionnement du cantilever permettant l'auto-oscillation du MMC entre les deux sources de chaleur nous a permis de déduire la vitesse au cours des déplacements. Ainsi à partir du modèle où le transducteur est découplé de la partie mécanique, nous avons à l'aide de simulation par éléments finis estimé l'aptitude d'un transducteur piézoélectriques (PZT 5a) et de bobines à convertir l'énergie mécanique en énergie électrique. Le système à base de piézoélectriques et de bobines récupèrent seulement 0,025 % et 0,018% respectivement de l'énergie mécanique disponible (116 mJ/cm 3). Finalement quelques pistes seront soulevées pour expliquer les faibles valeurs obtenues et les stratégies possibles pour y remédier Mots-clés-Matériaux Magnétocalorique, Thermomagnétique, Récupération d'énergie thermique, Energie.

Published
2018

32. Electrostatically actuated thermal switch device for caloric film

Author

Almanza, Morgan, Depreux, Lucas, Parrain, Fabien, Lobue, Martino, Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-LABX-0032,LaSIPS,LABORATORY FOR SYSTEMS AND ENGINEERING OF PARIS SACLAY(2010), and ANR-11-IDEX-0003,IPS,Idex Paris-Saclay(2011)

Subjects
electrocaloric, caloric material, electrostatic actuator, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.MECA.THER]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph], thermal switch, heat exchange, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience; An innovative thermal switch device using a thin metallic film electrostatically actuated by an electrode mainly conceived for caloric cooling is studied. Our study focuses on the characterization of the thermal conductance at the interface for the "on" and "off" states. Our setup uses the current passing through the metallization of the film as a heater while the temperature is deduced from the measurement of its electrical resistivity. Using a thermal diffusion model and our measurements, we deduce the on and off states thermal conductances and we achieve an on/off conductance ratio of 10 3. Lastly, we use a simple finite-time thermodynamic model to estimate the efficiency at maximum power we would obtain by integrating a standard electrocaloric film in our thermal switch. The result is a micro-refrigerator working at 85% of Carnot efficiency with a power density of 228 W g −1 which is far more than what it have been currently demonstrated.

Published
2018
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36. Thermal energy harvesting: thermomagnetic versus thermoelectric generator

Author

Almanza, Morgan, Pasko, Alexandre, Bartok, A., Mazaleyrat, Frédéric, Lobue, Martino, Matériaux Magnétiques pour l'Energie (SATIE-MME), Composants et Systèmes pour l'Energie Electrique (CSEE), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and almanza, morgan

Subjects
thermal energy harvesting, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, thermomagnetic cycle, thermomagnetic generator, magnetocaloric materials, [SPI.ELEC] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Condensed Matter::Superconductivity, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, thermoelectric generator, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience; We compare the efficiency and the power density of thermoelectric and thermomagnetic generators at maximum power. The performances of thermomagnetic generator are computed using an equation of state, either extrapolated from experimental data for 2nd order transition or deduced using a phenomenological Landau model on measured data for 1st order transition. The performances of thermoelectric generator are computed using the Onsager model. Moreover, the heat exchange in finite time is estimated using a simple model of thermal conductance. According to the results, thermomagnetic generator is more efficient and have slightly higher power density than thermoelectric for temperature difference lower than 10 K. Therefore low grade heat thermal energy harvesting could consider thermomagnetic generator.

Published
2016

37. Dynamic Temperature Measurement for Magnetocaloric Materials

Author

Almanza, Morgan, Cherief, W, Kedous-Lebouc, A., Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), and almanza, morgan

Subjects
magnetocaloric effect, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SPI.ELEC] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, temperature measurement, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power, dynamic response, thermocouple, magnetic source, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience; A device to measure the dynamic response of magnetocaloric effect in terms of temperature change at different speed and up to 1 T/ms has been developed. The magnetic source is based on rotating magnets and the temperature measurement on thermocouple. This prototype will be able to explore the dynamic response of magnetocaloric effect under controlled temperature for different type of material: first order and second order phase transition material.

Published
2016

38. Dynamic measurement of temperature change for magnetocaloric materials Dynamic measurement of temperature change for magnetocaloric materials

Author

Almanza, Morgan, Kedous-Lebouc, Afef, almanza, morgan, Matériaux, Rayonnements, Structure (MRS), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SF2M, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology

Subjects
Mesure de température dynamique, magnétocalorie, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, thermocouple
Abstract

International audience; Ce document présente un dispositif de caractérisation dynamique du ΔT_adiabatique pour des matériaux magnétocaloriques à différentes vitesses d’aimantation, certaines allant jusqu’à 1T/ms. Le dispositif est relativement simple de conception : mesure de température par thermocouple, source de champ réalisée à l’aide d’aimants, contrôle de la source de champ à l’aide d’un moteur électrique et contrôle de la température de l’échantillon par une cellule Peltier. Ce prototype répond à deux problématiques : offrir un moyen simple de caractériser le ΔT_adia et explorer la réponse dynamique de l’effet magnétocalorique.

Published
2015

40. Réfrigération magnétique : Compromis du cycle AMR

Author

Almanza, Morgan, Kedous-Lebouc, Afef, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), and Sciencesconf.org, CCSD

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

International audience; Le système AMR, utilisé dans la réfrigération magnétique, est examiné à l’aide d’un modèle simple permettant d’illustrer son fonctionnement et l’importance du coefficient d’échange pour les performances du système. L’utilisation de transformations affines sur le système d’équation montre le compromis entre la densité de puissance, soit l’augmentation du coefficient d’échange, et les effets dégradants les performances du système comme les pertes visqueuses et la conduction longitudinale. Finalement, des voies de développement pour outrepasser ces limites sont exposées.

Published
2016

41. Cycles thermiques dans la réfrigération magnétique

Author

Almanza, Morgan, Kedous-Lebouc, Afef, Garcia, Sylvie, Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience

Published
2016

43. Modélisation du cycle AMR dans la réfrigération magnétique

Author

Almanza, Morgan, Kedous-Lebouc, Afef, Garcia, Sylvie, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience

Published
2015

44. Thermal energy harvesting system based on magnetocaloric materials★.

Author

Razek, Adel, Ahmim, Smail, Almanza, Morgan, Pasko, Alexandre, Mazaleyrat, Frédéric, and LoBue, Martino

Abstract

We numerically study the design of a thermomagnetic generator aimed to convert a heat flow into electrical energy. The device uses the variation of magnetization of a magnetocaloric material (MCM) along a cyclic transformation between the hot and the cold sources. The magnetic energy is transformed into mechanical energy via the magnetic forces and eventually into electrical energy through an electromechanical transducer. Firstly, we work-out the optimal size of the cantilever in order to achieve the self-oscillation of the MCM between the two heat sources. Eventually, using finite element calculations, we compare the efficiency of a piezoelectric transducer (PZT 5a) with that of a set of coils in order to convert the mechanical into electrical energy. The piezoelectrics and the coils recover 0.025% and 0.018% respectively of the available mechanical energy (116 mJ/cm3). The possible strategies to achieve a better performance are discussed in theconclusion. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Published
2019
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45. Converter for balancing the cells of an electric battery

Author

Almanza, Morgan, Touzani, Youssef, IFP Energies nouvelles (IFPEN), and almanza, morgan

Subjects
Computer Science::Hardware Architecture, Computer Science::Emerging Technologies, power electronics, batteries, Hardware_GENERAL, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, cell balancing, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

A balancing converter is connected to terminals of cells of an electric battery. The converter includes a quasi-resonant circuit coupled by a transformer to a pseudo-controlled circuit and implements soft-switching techniques through quasi-resonances

Published
2011

46. Magnetic refrigeration : conceptualization, characterization and simulation

Author

Almanza, Morgan, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Néel (NEEL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Grenoble, Afef Kedous-Lebouc, Salvatore Miraglia, STAR, ABES, Garcia, Sylvie, and Afef LEBOUC

Subjects
[SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other, [SPI.OTHER] Engineering Sciences [physics]/Other, Régénération magnétique active, Magnetic refrigeration, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, Numerical modeling, Magnetocaloric effect, Modélisation numérique, Effet magnétocalorique, Active magnetic regenerator, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power, Réfrigération magnétique
Abstract

Magnetic refrigeration is a relevant alternative in consideration of environmental restrictions of refrigerants gases. These restrictions require to improve the current technology or to pave the way for a new one, hence the opportunity for magnetic refrigeration to demonstrate its potential. Indeed, it could be energetically efficient and with higher power densities. This work aims to estimate the potential of magnetic refrigeration. Magnetism and thermodynamic, essential tools for our study, are developed in a case of magnetocaloric effect. With some care, we show that material characterizations are able to give consistence and relevant model. Magnetocaloric effect suffers of small temperature variations; therefore structures that increase the temperature span and give competitive system are studied. Finally numerical models are developed to optimize active magnetic regenerators, which are currently the most used. These models are used to calculate and design systems close to their optimum., La réfrigération magnétique est une alternative pertinente dans un contexte où les gaz réfrigérants sont soumis à des restrictions environnementales. Ces restrictions nécessitent l’évolution de la technologie actuelle ou bien l’émergence d’une nouvelle, d’où l’opportunité pour la réfrigération magnétique de prouver son potentiel. En effet, elle pourrait s’avérer énergiquement plus efficace et avec des densités de puissance supérieure. Ces travaux de thèse apportent des réponses sur le potentiel de la réfrigération magnétique. Dans cette logique, la thermodynamique et le magnétisme, outils indispensables à notre étude, sont développés dans le cas des matériaux à effet magnétocalorique. Puis, nous verrons que les caractérisations de ces derniers sont en mesure de fournir des modèles matériaux cohérents et réalistes, si des précautions sont prises. L’effet magnétocalorique étant limité en termes de variation de température, nous allons étudier différentes structures de réfrigération. Enfin, des modèles numériques sont développés pour permettre d’optimiser les structures à régénérations actives, qui sont les plus utilisées. Ces modèles doivent permettre de dimensionner des systèmes proches de leurs optimums.

Published
2014

47. La Réfrigération Magnétique : Conceptualisation, Caractérisation et Simulation

Author

Almanza, Morgan, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology, Université de Grenoble, and Afef LEBOUC

Subjects
magnetocaloric effect, numerical modeling, modélisation numérique, effet magnétocalorique, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, réfrigération magnétique, régénération magnétique active, magnetic refrigeration, active magnetic regenerator
Abstract

Magnetic refrigeration is a relevant alternative in consideration of environmental restrictions of refrigerants gases. These restrictions require to improve the current technology or to pave the way for a new one, hence the opportunity for magnetic refrigeration to demonstrate its potential. Indeed, it could be energetically efficient and with higher power densities. This work aims to estimate the potential of magnetic refrigeration. Magnetism and thermodynamic, essential tools for our study, are developed in a case of magnetocaloric effect. With some care, we show that material characterizations are able to give consistence and relevant model. Magnetocaloric effect suffers of small temperature variations; therefore structures that increase the temperature span and give competitive system are studied. Finally numerical models are developed to optimize active magnetic regenerators, which are currently the most used. These models are used to calculate and design systems close to their optimum.; La réfrigération magnétique est une alternative pertinente dans un contexte où les gaz réfrigérants sont soumis à des restrictions environnementales. Ces restrictions nécessitent l’évolution de la technologie actuelle ou bien l’émergence d’une nouvelle, d’où l’opportunité pour la réfrigération magnétique de prouver son potentiel. En effet, elle pourrait s’avérer énergiquement plus efficace et avec des densités de puissance supérieure. Ces travaux de thèse apportent des réponses sur le potentiel de la réfrigération magnétique. Dans cette logique, la thermodynamique et le magnétisme, outils indispensables à notre étude, sont développés dans le cas des matériaux à effet magnétocalorique. Puis, nous verrons que les caractérisations de ces derniers sont en mesure de fournir des modèles matériaux cohérents et réalistes, si des précautions sont prises. L’effet magnétocalorique étant limité en termes de variation de température, nous allons étudier différentes structures de réfrigération. Enfin, des modèles numériques sont développés pour permettre d’optimiser les structures à régénérations actives, qui sont les plus utilisées. Ces modèles doivent permettre de dimensionner des systèmes proches de leurs optimums.

Published
2014

48. An original 1D transversal magnetothermal cycle model for preliminary design of AMR regenerator

Author

Almanza, Morgan, Kedous-Lebouc, Afef, Miraglia, Salvatore, Matériaux, Rayonnements, Structure (MRS), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-STKE-0008,MagCool,Nouveaux matériaux à effet magnétocalorique géant autour de la température ambiante et applications à la réfrigération magnétique(2010), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Garcia, Sylvie, and Stockage de l'énergie - Nouveaux matériaux à effet magnétocalorique géant autour de la température ambiante et applications à la réfrigération magnétique - - MagCool2010 - ANR-10-STKE-0008 - Stock-E - VALID

Subjects
[SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SPI.ELEC] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Magnetocaloric regenerator, [SPI.MECA.THER]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph], [SPI.MECA.THER] Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph]
Abstract

International audience; A 1D transversal model has been developed for purpose of AMR optimization. The model is fast to compute and is focused on transversal exchange. It is applied via numerous simulations to estimate the best working point considering a large number of parameters. The relevance of our model is validated through test cases which are compared with a more complex 2D model. Method of similarity and dimensionless analysis are associated to our approach in order to have guidelines for the system optimization.

Published
2014

49. Towards a consistent thermodynamic model of magnetocaloric material from experimental characterization

Author

Almanza, Morgan, Kedous-Lebouc, Afef, Hardy, Vincent, Miraglia, Salvatore, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Matériaux, Rayonnements, Structure (MRS), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), ANR-10-STKE-0008,MagCool,Nouveaux matériaux à effet magnétocalorique géant autour de la température ambiante et applications à la réfrigération magnétique(2010), Matériaux, Rayonnements, Structure (NEEL - MRS), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience; Magnetocaloric material (MCM) measurements and data treatments are essential for modeling and developing magnetic refrigeration system. The paper discusses the thermodynamic relevance of the material model considered and proposes a suitable strategy. Models consistent with thermodynamics are essential for computation of coefficient of performance (COP) of refrigeration system. The study is supported by the knowledge of intrinsic material characteristics and analyses of thermodynamic behaviors. It is applied on a second order phase transition material Pr_0.65 ⁡Sr_0.35 MnO_3

Published
2014

50. Réfrigération magnétique Etat de l'art et développements récents

Author

Kedous-Lebouc, Afef, Almanza, Morgan, Yonnet, Jean-Paul, Legait, Ulrich, Roudaut, Julien, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Garcia, Sylvie, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology, and Sciencesconf.org, CCSD

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

La réfrigération magnétique, basée sur l'effetmagnétocalorique, est une thématique relativement récente etprometteuse devant permettre de réaliser des systèmes moinsénergivores que la technologie conventionnelle et sans impact surl'environnement. Pluridisciplinaire, elle implique de maîtrisertoute une filière, du matériau à l'application et de lever desverrous scientifiques et technologiques. L'article fait un état del'art, discute des derniers travaux réalisés, et illustre lesproblèmes soulevés en particulier dans le domaine thermique ens'appuyant sur l'expérience acquise au G2Elab.

Published
2014

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