INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Pour étudier le comportement des piliers lorsque la plaque 2 est en vibration, nous utilisons la méthode des éléments finis (FEM pour « Finite Element Method » en anglais) à l’aide du logiciel COMSOL Multiphysics TM . Ce logiciel nous permet de modéliser un système avec une plaque vibrante nano-texturée selon l’invention, composé d’une plaque 2 en PDMS ayant deux faces principales, l’une de ces faces étant nano-texturée par des nano-piliers 6, et la plaque étant mise en vibration en actionnant deux actionneurs 5 piézoélectrique en PZT disposés sur l’autre face principale. Le système ainsi modélisé est illustré dans la . On précise que le ou les actionneurs peuvent être sur la même face que la nano texturation. Mais dans ce cas, ils seront en contact avec le liquide, et même s’ils sont passivés, il y a un risque de défaillance. Il est donc préférable qu’ils soient situés sur la face opposée à celle comportant la nano-texturation.
Nous allons étudier trois zones de la face supérieure 3 de la plaque sur ce modèle, une zone centrale 8 et deux zones latérales 9, situées de part et d’autre de la zone centrale ( ).
Dans cette modélisation, la plaque 2 mesure 2 cm de long, 0,5 cm de large et a une épaisseur de 100 μm ; les nano-piliers 6 ont une section carrée et mesurent 40 x 40 x 1000 nm 3 (L x l x h), pour un espacement de 40 nm, c’est-à-dire les dimensions minimales en largeur, longueur et espacement calculées précédemment, et sont présents sur la totalité de la face principale nano-texturée.
Au repos ( ), l’espacement entre les nano-piliers est de 40 nm.
Ce système résonne à une fréquence de 104,24 Hz et, sous une tension d’actionnement de +10 V, l’amplitude de déformation à cette fréquence est d’environ 28 μm. Nous relevons la distance entre les nano-piliers lors d’un actionnement à – 10 V et à + 10 V, afin de voir le cas où la face nano-texturée de la plaque est en compression et celui où elle est en tension. Plus précisément, en actionnant à – 10 V, on a une compression de la face supérieure (celle qui est nano-texturée), donc les nano-piliers se rapprochent. En actionnant à + 10 V, on a une traction de la face supérieure, donc les nano-piliers s’éloignent.
Nous remarquons que les distances entre les nano-piliers (c’est-à-dire la distance prise entre les sommets les plus proches de deux piliers adjacents) lors de l’actionnement sont différentes de celles observées au repos. Les résultats sont compilés dans le tableau 1 ci-dessous.
Espacement entre les nano-piliers % maximum de déplacement Dans la zone centrale (nm) Dans les zones latérales (nm) Au repos 40 40 0 Activation à -10V (compression) 39,57 39,94 1% Activation à +10V (traction) 40,24 40,40 1%
Un mouvement de la nano-texturation de l’ordre du pourcent va avoir un effet antifouling : - ce mouvement peut tuer les bactéries en perçant leur membrane (effet bactéricide) lorsque la contrainte exercée par la nano-texturation sur la bactérie est suffisante. Des nano-texturations en mouvement vont naturellement percer plus facilement les membranes des bactéries ; - comme déjà expliqué, les bactéries s’accrochent aux surfaces à l’aide de leurs flagelles, leurs pili ou leur curli. Lorsqu’elles se retrouvent face à une nano-texture en mouvement, les points d’ancrages sont plus rares et l’adhésion des bactéries est réduite (effet antifouling).
Nous avons ainsi montré que la mise en vibration de la plaque, qui provoque elle-même un effet antifouling, va mettre en mouvement les piliers, ce qui va renforcer ce second effet antifouling de la nano-texturation, pour un système antifouling optimisé. Notons que la nano-texturation peut être uniforme ou non (même dimensions ou non), régulière ou non (même espacement ou non) et disposée par zone(s) ou sur toute la surface de la plaque.
Comme nous venons de le voir, la mise en vibration de la plaque peut renforcer l’effet antifouling de la nano-texturation.
On peut également utiliser une structuration de la plaque afin d’augmenter l’amplitude de vibration de la plaque et donc renforcer l’effet antifouling de la vibration (plus l’amplitude de vibration est grande, plus cette vibration aura un effet antifouling prononcé).
représente, en perspective, le dispositif illustré en , muni d’un habillage,
représente, en perspective, un troisième mode de réalisation du dispositif objet de l’invention.
DESCRIPTION D’EXEMPLES DE RÉALISATION DE L’INVENTION
Dans toute la description, on appelle « interne », ce qui est proche du centre d’un boîtier et « externe », ce qui éloigné de ce centre ou en dehors du boîtier. On appelle « supérieur » ou « haut », ce qui est en haut dans les figures 1 à 4 et 7 et « inférieur » ou « bas, ce qui est en bas dans ces figures.
On observe, en figures 1 à 4, un dispositif de décontamination d’air 20 qui comporte un boîtier 21. Le boîtier 21 est hermétique en dehors d’une sortie d’air 22, sur une première face 23 du boîtier 21 et d’une entrée d’air 24 sur une deuxième face 25 du boîtier 21, différente de la première face 23.
Les centres de la première face 23 et de la deuxième face 25 définissent une direction générale du flux d’air, symbolisé par des flèches 26, dans le boîtier 21.
Au moins un tube 27 d’émission de lumière ultraviolette est disposé transversalement par rapport à la direction générale du flux d’air. Cette disposition transversale, c’est-à-dire que les axes principaux des tubes 27 ne sont pas parallèles à la direction générale du flux d’air. Préférentiellement, les axes principaux des tubes 27 sont perpendiculaires à la direction générale du flux d’air. Cette configuration transversale provoque des turbulences 28 dans le flux d’air, comme illustré en . Dans les modes de réalisation représentés dans les figures, le dispositif comporte plusieurs tubes 27 disposés sur deux plans parallèles comportant la direction générale du flux d’air. Cependant, dans d’autres modes de réalisation (non représentés), le dispositif objet de l’invention ne comporte qu’un seul tube 27.
En regard de chaque tube 27 d’émission de lumière, c’est-à-dire dans le flux lumineux émis par ce tube 27, se trouve au moins un support 29 de photo-catalyseur chargé de dioxyde de titane en microparticules. Ces supports 29 sont positionnés de telle manière que plus de 90% du flux d’air traversant le boîtier 21 passe entre un tube 27 d’émission de lumière et un support 29 de photo-catalyseur. Dans les modes de réalisation représentés dans les figures, le dispositif comporte plusieurs supports 29 prenant les tubes 27 en sandwich : les tubes 27 se trouvent entre deux support 29. Cependant, dans d’autres modes de réalisation (non représentés), le dispositif objet de l’invention ne comporte qu’un seul support 29.
Ainsi, l’air entrant dans le boîtier 21 est pris dans des turbulences 28 provoquées par chaque tube 27 d’émission de lumière et atteint un support 29 de photo-catalyseur éclairé par un tel tube 27. Les chaines carbonées des virus, bactéries, champignons, miscelliums et celles de composés chimiques participant à des odeurs désagréables sont ainsi détruites.
Préférentiellement, et comme illustré en figures 1 à 3, la première face 23 du boîtier 21 est munie d’au moins un ventilateur 30 actif configuré pour aspirer l’air présent à l’intérieur du boîtier 21 et le rejeter à l’extérieur du boîtier 21. Préférentiellement aussi, la deuxième face 25 du boîtier est munie d’au moins un ventilateur 31 passif, c’est-à-dire qui ne reçoit pas d’énergie électrique. Chaque ventilateur 31 sert de stabilisateur de flux d’air dans le boîtier 21. La stabilisation du flux d’air à l’intérieur du boîtier 21 favorise un fonctionnement uniforme, dans le temps, du dispositif 20. Dans le premier et troisième ( ) modes de réalisation, le dispositif 20 ne comporte qu’un seul ventilateur actif 30 et un seul ventilateur passif 31. Dans le deuxième mode de réalisation illustré en figures 4 et 5, le dispositif 40 comporte deux ventilateurs actifs 30 et deux ventilateurs passifs 31. Dans d’autres modes de réalisation (non représentés), le dispositif objet de l’invention comporte plus de deux ventilateurs actifs 30 et/ou plus de deux ventilateurs passifs 31, étant à noter que le nombre de ventilateurs actifs est indépendant du nombre de ventilateur passifs, même si l’égalité de ces nombres permet une symétrie supplémentaire du boîtier du dispositif.
Préférentiellement, au moins un support 29 de photo-catalyseur comporte un tissu comportant au moins 30 % de TiO 2 . Dans des modes de réalisation, le support de photo-catalyseur comporte un maillage de fibres de carbone, ou à base époxy chargé en dioxyde de titane. L’efficacité du dispositif 20 est ainsi améliorée.
Dans le mode de réalisation illustré en figures 5 et 6, le dispositif 40 comporte les mêmes éléments que le dispositif 20, les références numériques désignant les même composants étant incrémentées de 20. Dans cette coupe vue de dessus, les tubes 47 ne sont pas visibles et un seul d’entre eux est représenté en traits discontinu.
Le dispositif 40 comporte aussi une carte électronique 52 de contrôle d’au moins une partie de ses composants, notamment ventilateurs actifs 50 et tubes 27. La carte électronique 52 n’alimente pas nécessairement les tubes 27 et les ventilateurs actifs 50. Les tubes sont alimentés directement par des ballasts 62, eux-mêmes alimentés par une source extérieure filtrée 53. Les ventilateurs sont directement alimentés par la source d’alimentation extérieure filtrée 53. Un interrupteur avec protection thermique se trouve à l’entrée de l’appareil 40. En variante, les ventilateurs actifs 50 sont alimentés par la carte électronique 52 pour que cette carte 52 réalise une commande de variation et de régulation du débit d’air. Dans ce cas, la carte 52 module la tension d’entrée des ventilateurs actifs 50, pour faire varier la puissance, donc le débit d’air dans l’appareil 40. La carte électronique 52 comporte une alimentation électrique 53 qui alimente les ventilateurs 30 (une seule liaison électrique est représentée en , dans un but de clarté) et les tubes 47 (une seule liaison électrique est représentée en , dans un but de clarté). Préférentiellement et comme illustré en , le dispositif 40 comporte au moins un capteur 55 et 56 d’une grandeur physique représentative du fonctionnement du dispositif 40, et un moyen 54 de transmission à distance d’une information représentative d’un dysfonctionnement du dispositif 40 lorsqu’une grandeur physique captée franchit une valeur limite prédéterminée. Préférentiellement, le moyen 54 transmet aussi à distance, régulièrement, par exemple chaque jour, une information représentative des valeurs captées par les capteurs 55 et 56 et de la durée de fonctionnement du dispositif 40.
On note que les capteurs de flux et d’intensité lumineuse des sources lumineuses 47 sont positionnés directement sur la structure du bâti du dispositif 40, sur les supports du support 29 de photo-catalyseur central. La carte 52 est protégée du rayonnement UV des sources lumineuses 27, la liaison avec les capteurs 55 et 56 se faisant par fils positionnés sur les flancs internes de l’appareil 40.
Dans un mode de réalisation, le solvant comprend de l’eau. Dans d’autres modes de réalisation, la composition comprend un ou plusieurs solvants non aqueux. Par exemple, des alcools en C 1-4 , des solvants organiques, des alcools gras, des éthers gras, des esters gras, des polyols, des glycols, des huiles végétales, des huiles minérales, des liposomes, des matériaux lipidiques laminaires, ou tout mélange de ceux-ci. Les exemples non limitants de solvants qui peuvent être utilisés incluent les alcane polyols, tels que la glycérine, le 1,2,6-hexanetriol, le triméthylolpropane, l’éthylène glycol, le propylène glycol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol, le pentaéthylène glycol, le dipropylène glycol, le 2-butène-1,4-diol, le 2-éthyl-1,3-hexanediol, le 2-méthyl-2,4-pentanediol, le glycol caprylylique, le 1,2-hexanediol, le 1,2-pentanediol et le 4-méthyl-1,2-pentanediol ; les alcools alkyliques ayant 1 à 4 atomes de carbone tels que l’éthanol, le méthanol, le butanol, le propanol et l’isopropanol (alcool isopropylique) ; les glycol éthers tels que l’éther monométhylique d’éthylène glycol, l’éther monoéthylique d’éthylène glycol, l’éther monobutylique d’éthylène glycol, l’acétate d’éther monométhylique d’éthylène glycol, l’éther monométhylique de diéthylène glycol, l’éther monoéthylique de diéthylène glycol, l’éther mono-n-propylique de diéthylène glycol, l’éther mono-iso-propylique d’éthylène glycol, l’éther mono-isopropylique de diéthylène glycol, l’éther mono-n-butylique d’éthylène glycol, l’éther mono-t-butylique d’éthylène glycol, l’éther mono-t-butylique de diéthylène glycol, le 1-méthyl-1-méthoxybutanol, l’éther monométhylique de propylène glycol, l’éther monoéthylique de propylène glycol, l’éther mono-t-butylique de propylène glycol, l’éther mono-n-propylique de propylène glycol, l’éther mono-isopropylique de propylène glycol, l’éther monométhylique de dipropylène glycol, l’éther monoéthylique de dipropylène glycol, l’éther mono-n-propylique de dipropylène glycol et l’éther mono-isopropylique de dipropylène glycol ; la 2-pyrrolidone, la N-méthyl-2-pyrrolidone, la 1,3-diméthyl-2-imidazolidinone, le formamide, l’acétamide, le sulfoxyde de diméthyle, le sorbite, le sorbitane, l’acétine, la diacétine, la triacétine, le sulfolane, et un mélange de ceux-ci.
Dans certains modes de réalisation donnés à titre d’exemple, le solvant comprend de l’eau et au moins un solvant additionnel qui peut améliorer la solubilité de l’au moins une cyclodextrine. Par exemple, l’au moins un solvant additionnel peut être choisi parmi les polyols linéaires ou ramifiés, saturés ou insaturés, et substitués ou non substitués, par exemple les polyols en C 3 -C 8 ou les polyols en C 4 -C 6 , tels que les diols et/ou les triols. Tout stéréoisomère des polyols peut être utilisé.
Dans divers modes de réalisation donnés à titre d’exemple, les polyols en C 3 -C 8 peuvent être choisis parmi les glycols tels que l’éthylène glycol, le propylène glycol, le butylène glycol, l’hexylène glycol, le pentylène glycol, le 1,3-propanediol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol, le pentaéthylène glycol, le dipropylène glycol, le glycol caprylylique, la glycérine, la diglycérine, et des mélanges de ceux-ci.
Dans un mode de réalisation préféré, l’au moins un solvant additionnel comprend, est essentiellement constitué de, ou est constitué d’hexylène glycol, de pentylène glycol, ou d’un mélange de ceux-ci.
Dans divers modes de réalisation, l’au moins un solvant additionnel qui peut améliorer la solubilité de l’au moins une cyclodextrine peut être présent dans la composition en une quantité totale se situant dans une plage d’environ 0,01 % à environ 10 %, telle que d’environ 0,1 % à environ 10 %, d’environ 0,1 % à environ 9 %, d’environ 0,1 % à environ 8 %, d’environ 0,1 % à environ 7 %, d’environ 0,1 % à environ 6 %, d’environ 0,1 % à environ 5 %, d’environ 0,1 % à environ 4 %, d’environ 0,1 % à environ 3 %, d’environ 0,1 % à environ 2 %, d’environ 0,1 % à environ 1,5 %, d’environ 0,1 % à environ 1 %, d’environ 0,5 % à environ 10 %, d’environ 0,5 % à environ 9 %, d’environ 0,5 % à environ 8 %, d’environ 0,5 % à environ 7 %, d’environ 0,5 % à environ 6 %, d’environ 0,5 % à environ 5 %, d’environ 0,5 % à environ 4 %, d’environ 0,5 % à environ 3 %, d’environ 0,5 % à environ 2 %, d’environ 0,5 % à environ 1,5 %, d’environ 0,5 % à environ 1 %, d’environ 1 % à environ 10 %, d’environ 1 % à environ 9 %, d’environ 1 % à environ 8 %, d’environ 1 % à environ 7 %, d’environ 1 % à environ 6 %, d’environ 1 % à environ 5 %, d’environ 1 % à environ 4 %, d’environ 1 % à environ 3 %, d’environ 1 % à environ 2 %, ou d’environ 1 % à environ 1,5 % en poids, par rapport au poids total de la composition, incluant toutes les plages et sous-plages de celles-ci.
Dans certains modes de réalisation, la quantité de l’au moins un solvant additionnel qui peut améliorer la solubilité de l’au moins une cyclodextrine peut être choisie de telle manière qu’il est présent dans un rapport pondéral particulier de cyclodextrine:solvant additionnel, par exemple se situant dans une plage d’environ 1,2:0,1 à environ 1:1, telle que d’environ 1:0,1 à environ 1:0,8, d’environ 1:0,15 à environ 1:0,6, ou d’environ 1:0,2 à environ 1:0,5, incluant toutes les plages et sous-plages de celles-ci. Par exemple, le rapport de cyclodextrine:solvant additionnel peut être d’environ 1:0,1, d’environ 1:0,15, d’environ 1:0,2, d’environ 1:0,25, d’environ 1:0,3, d’environ 1:0,35, d’environ 1:0,4, ou d’environ 1:0,5, incluant toutes les plages et sous-plages de celles-ci.
La quantité totale de solvant dans la composition peut se situer dans une plage d’environ 50 % à environ 99 % en poids, par rapport au poids total de la composition, incluant toutes les plages et sous-plages entre celles-ci. Par exemple, dans un mode de réalisation, la quantité totale de solvant peut être d’environ 50 % à environ 98 %, d’environ 60 % à environ 98 %, d’environ 70 % à environ 98 %, d’environ 70 % à environ 95 %, d’environ 75 % à 95 %, ou d’environ 80 % à 95 % en poids, par rapport au poids total de la composition. Dans certains modes de réalisation, le solvant est principalement composé d’eau, tel que d’environ 90 % à environ 99 %, ou d’environ 95 % à environ 99.9 %, du solvant total, avec le reste du solvant comprenant un ou plusieurs solvants additionnels qui peuvent améliorer la solubilité de l’au moins une cyclodextrine. Dans d’autres modes de réalisation, le solvant comprend, est essentiellement constitué de, ou est constitué d’eau, et aucun solvant additionnel n’est nécessaire pour améliorer la solubilité de l’au moins une cyclodextrine. Toutefois, il convient de comprendre que de tels solvants additionnels peuvent être inclus dans le mélange de solvants, que la solubilité de l’au moins une cyclodextrine soit améliorée ou non.
Tensioactifs cationiques Les compositions selon la divulgation comprennent optionnellement au moins un tensioactif cationique. Le terme « tensioactif cationique » désigne un tensioactif comprenant, en tant que groupes ioniques ou ionisables, uniquement des groupes cationiques. Dans certains modes de réalisation, les tensioactifs cationiques sont à base de plantes et/ou organiques.
Par exemple, un tensioactif cationique peut être choisi parmi le Polyquaterium-10 (également appelé polyhydroxyéthyl cellulose quaternisée), le chlorure de cétrimonium, le chlorure de béhéntrimonium, le méthosulfate de béhéntrimonium, le chlorure de stéartrimonium, le chlorure de stéaralkonium, le chlorure de dicétyldimonium, le chlorure d’hydroxypropyltrimonium, le méthosulfate de cocotrimonium, le chlorure d’oléalkonium, le chlorure de stéartrimonium, le chlorure de babassouamidopropalkonium, la brassicamidopropyl diméthylamine, le Quaternium-91, le Polyquaternium-37 (par exemple, sous le nom de marque SALCARE), le Quaternium-22, le Quaternium-87, le Polyquaternium-4, le Polyquaternium-6, le Polyquaternium-11, le Polyquaternium-44, le Polyquaternium-67, l’amodiméthicone, la lauryl bétaïne, un polymère réticulé de Polyacrylate-1, une protéine de blé hydrolysée d’hydroxypropyle de stéardimonium, le chlorure de béhénamidopropyl PG-dimonium, une protéine de soja hydrolysée d’hydroxypropyle de lauryldimonium, l’aminopropyl diméthicone, le Quaterium-8, et le phosphate de dilinoléamidopropyl diméthylamine diméthicone PEG-7.
Grâce à ces dispositions, il est possible de recirculer le flux collecté au rétentat du deuxième étage au niveau de l’alimentation des étages précédents. Cette méthode soulève par ailleurs d’autres difficultés, car la recirculation de ces rétentats modifie la composition d’alimentation des modules précédents et impacte donc leur fonctionnement.
Ces modes de réalisation permettent de s’affranchir des difficultés de rétrodépendance en régulant le fonctionnement du deuxième module de séparation par perméation. Le mélange gazeux obtenu, au niveau du rétentat dudit deuxième module de séparation par perméation, un mélange gazeux dont la composition est très proche de la composition alimentant le premier module de séparation par perméation. De cette façon, le fonctionnement du premier module de séparation par perméation n’est pas impacté par le fonctionnement du deuxième module de séparation par perméation.
Le dispositif est alors capable de protéger les usages sensibles à l’hydrogène et récupérer et d’épurer de l’hydrogène.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de séparation objet de la présente invention comporte au moins un compresseur disposé en amont de l’entrée du deuxième de module de séparation.
Grâce à ces dispositions, il est possible de compenser la perte de pression au perméat du premier module de séparation par perméation et d’adapter les conditions de fonctionnement du deuxième module de séparation par perméation.
Dans des modes de réalisation, la conduite d’alimentation transporte un mélange gazeux présentant une proportion volumique de dihydrogène comprise entre 3 % et 15 %.
Grâce à ces dispositions, la proportion volumique de dihydrogène dans la conduite d’alimentation correspond à celle d’une conduite de transport de gaz naturel.
Dans des modes de réalisation, le rétentat évacué en sortie du premier module de séparation par perméation membranaire présente une proportion volumique de moins de 2 % en dihydrogène.
Grâce à ces dispositions, les usages sensibles à l’hydrogène connectés à la première conduite de sortie sont protégés.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un troisième module de séparation configuré pour produire un deuxième mélange gazeux appauvri en dihydrogène et un troisième mélange gazeux enrichi en dihydrogène.
Dans des modes de réalisation, le troisième module de séparation est un module de séparation par perméation membranaire connectée en entrée à la troisième conduite de sortie, le deuxième mélange gazeux s’évacuant par une deuxième conduite de recirculation connectée à l’entrée du deuxième module de séparation et le troisième mélange gazeux s’évacuant par une quatrième conduite de sortie (111), le deuxième mélange gazeux recirculé présente une proportion volumique en dihydrogène égale à la proportion volumique en dihydrogène du mélange gazeux de la deuxième sortie.
Grâce à ces dispositions, le dihydrogène résiduel peut être épuré et récupéré.
Dans des modes de réalisation, le troisième module de séparation comporte au moins un module d’adsorption modulée.
Dans des modes de réalisation, le troisième module de séparation comporte un module de pompage d’hydrogène électrochimique (d’acronyme « EHP » pour « Electrochemical Hydrogen Pumping » ou « Electrochemical Hydrogen Permeation » en anglais).
Dans des modes de réalisation, le troisième module de séparation comporte un module de pompage d’hydrogène électrochimique (d’acronyme « EHP » pour « Electrochemical Hydrogen Pumping » ou « Electrochemical Hydrogen Permeation » en anglais) puis un module d’adsorption modulée en pression connecté à une sortie du module de pompage d’hydrogène électrochimique d’acheminement d’un mélange gazeux enrichi en dihydrogène.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un deuxième compresseur disposé en amont de l’entrée du troisième module de séparation.
Cependant, la concentration d’hydrogène dans le gaz naturel est limitée. En France, la teneur maximale autorisée est de six pour cent. Certains usages du gaz naturel sont encore plus sensibles et requièrent des taux inférieurs. On peut citer, comme exemple de telles contraintes, certains procédés industriels hautes températures, certaines turbines à gaz, certains moteurs à gaz de cogénération, les véhicules fonctionnant à gaz naturel comprimé (d’acronyme « GNC »). Certains usages nécessitent du dihydrogène de haute pureté pour fonctionner correctement. Ainsi, pour de tels équipements, une séparation du dihydrogène du gaz naturel est nécessaire, dans des conditions techniques et économiques favorables.