INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Un exemple de réalisation d’un dispositif selon l’invention est illustré en . Il comporte : - un aimant entraineur 2, solidaire d’un élément mobile 4 en rotation, par exemple un arbre d’une machine, qui peut tourner autour d’un axe ZZ’ sensiblement perpendiculaire au plan (lui-même parallèle au plan XY) dans lequel cet aimant 2 peut être entraîné en rotation ; cet aimant 2 peut être à symétrie de révolution autour de ZZ’ ou autour d’un axe qui est parallèle à ZZ’, mais un aimant d’une autre forme, par exemple parallélépipédique, est également possible; la polarisation magnétique B 2 de l’aimant 2 est située dans un plan parallèle au plan XY; - un aimant central ou principal 6, lequel s’étend dans un plan parallèle à celui de l’aimant 2 ; ce dernier, par couplage, entraine l’aimant 6 en rotation autour de l’axe ZZ’; cet aimant 6 est de préférence à symétrie de révolution autour de ZZ’ ; sa polarisation B 6 est elle aussi située dans un plan parallèle au plan XY; - 2 éléments magnétiques 8, 8’, chacun sous la forme d’un circuit ferromagnétique, présentant un entrefer dans lequel s’insère l’aimant central 6; chaque élément magnétique permet de canaliser les lignes de flux magnétique de l'aimant central 6; comme on le voit en , ces deux éléments magnétiques peuvent être disposés de manière symétrique par rapport à un plan XZ ; Les éléments 8, 8’ se polarisent grâce à l’aimant, et leurs aimantations peuvent se renverser facilement. Les positions d’équilibre se trouvent sur un minimum d’énergie magnétique entre l’aimant et les éléments 8, 8’ ; - une bobine 10 qui permet de convertir en énergie électrique la variation de flux magnétique induite par la rotation de l'aimant central 6; comme dans le mode de réalisation illustré en , cette bobine est de préférence disposée autour de l'aimant central 6.
La représente une vue de côté de ce système, qui forme un récupérateur d’énergie. On a également représenté sur cette figure le boîtier 12 dans lequel est disposé l’ensemble comportant l’aimant central 6, les éléments magnétiques 8, 8’ et la bobine 10. D’une manière générale, quel que soit le mode de réalisation, des moyens de maintien mécanique maintiennent l’aimant 6 dans la bobine 10 ; il est par exemple guidé sur des paliers lisses ou des roulements à bille (afin de réduire les frottements et augmenter la fréquence de décrochage). Pour le boîtier 12, on cherche à éviter un matériau ferromagnétique ; celui-ci est préférentiellement en matière non métallique (notamment pour les hautes fréquences, afin de pas induire de courants de Foucault), par exemple de type plastique ou céramique.
Dans la réalisation illustrée en figures 1 et 2, un couplage électro-dynamique s’établit entre l'aimant 2 et l'aimant 6, la rotation de l'aimant 2 entraînant celle de l'aimant 6 dans son plan. Plus exactement, le couplage entre l'aimant 2 et l'aimant 6 s’établit sous forme de couple entre ces 2 aimants. Lorsque leurs polarisations sont anti-parallèles alors le couple est nul. Lorsque l’aimant 2 tourne, l’aimant 6 va avoir tendance à tourner pour s’aligner. Si l’aimant 6 n’est par ailleurs pas libre de tourner (par exemple à cause de la présence du circuit ferromagnétique), alors une position d’équilibre qui ne respecte pas l’alignement des polarisations des aimants 2 et 6 est trouvée. Dans ce cas, il y a un stockage d’énergie sous forme magnétique. Notons également que le couplage augmente lorsque la distance entre les aimants diminue, ou lorsque la dimension des aimants augmente ; avantageusement, la distance entre les deux aimants est inférieure à 3 fois la longueur des aimants, et est de préférence inférieure à 1 fois la longueur des aimants.
Par ailleurs, l’aimant 6 a 2 positions d’équilibres stables, déterminées par la fermeture des 2 circuits constitués par les deux éléments magnétiques 8, 8’. La rotation de l’aimant 2 va donc en général (sauf pour les très hautes vitesses, comme expliqué ci-dessous) entraîner l’aimant 6 à passer d’une position d'équilibre stable (cette position est celle représentée en ), à une autre position d'équilibre stable, etc.
Un système de récupération d'énergie tel que celui des figures 1 et 2 peut présenter 3 modes de fonctionnement dépendant de la vitesse de rotation de l'aimant entraineur 2:
- pour une 1 ère gamme de vitesses, dites basses vitesses, le couplage des aimants 2 et 6 entraîne la rotation de ce dernier d’une position d'équilibre à l'autre ; les oscillations de l'aimant central 6 autour de chacune de ces positions d'équilibre résultent en la création d'une énergie électrique dans la bobine 10 ; - pour une 2 ème gamme de vitesses, dites vitesses moyennes, le couplage des aimants 2 et 6 entraîne encore la rotation de ce dernier et cette rotation a pour conséquence la création d'une énergie électrique dans la bobine 10 (l’aimant 6 n’a pas le temps d’entrer en oscillation); - pour une 3 ème gamme de vitesses, dite gamme supérieure, l’aimant 6 ne tourne plus, l’aimant entraîneur 2 interagit directement avec le circuit 8 et les variations de champ magnétique induites dans ce dernier sont converties en puissance électrique par la bobine 10.
Pour ces différents cas, l’énergie électrique pourra être stockée, par exemple dans des moyens de stockage tels qu’une ou plusieurs batterie(s) ou un ou plusieurs condensateur(s) ou un ou plusieurs super condensateur(s) et/ou utilisée pour alimenter tout système électrique, par exemple pour faire une mesure, la traiter et la transmettre à distance à l’aide d’un microcontrôleur et d’une puce RF.
Des détails de ces 3 modes de fonctionnement sont donnés ci-dessous.
Les limites des 3 gammes de vitesse ci-dessus vont dépendre du dimensionnement de l’aimant principal 6 et du couplage entre les deux aimants 2, 6.
Selon un exemple: - un régime de fonctionnement à basse vitesse s'établit pour une vitesse de rotation ω inférieure à quelques dizaines de tours par minute, par exemple inférieure à 120 tr/m (2Hz) ; - un régime de fonctionnement à moyenne vitesse s'établit pour une vitesse de rotation ω comprise entre quelques dizaines de tours par minute et quelques milliers de tours par minute, par exemple entre 100 ou 120 tours/mn d’une part et 5000 ou 10000 tr/mn d’autre part; - un régime de fonctionnement à haute vitesse s'établit pour une vitesse de rotation ω supérieure à quelques milliers de tours par minute, par exemple supérieure à 5000 tr/mn ou encore à 10000 tr/mn.
De manière plus détaillée, dans le mode de fonctionnement à basse vitesse (par exemple ), l'aimant central 6 est soumis à un couple magnétique induit par l'aimant entraineur 2 en rotation ainsi que par un second couple magnétique lié aux circuits ferromagnétiques . La présence de ces circuits ferromagnétiques induit des positions d’équilibre de l’aimant 6 correspondant à des puits d’énergie.
Lorsque l'aimant entraineur 2 commence à tourner: - tant que étant le couple nécessaire pour passer la barrière d’énergie du puit, l'aimant central 6 reste bloqué sur sa position d'équilibre, par exemple celle illustrée en ; l'énergie liée au couple est stockée sous forme magnétique ; - lorsque , le dispositif de récupération d'énergie se déclenche et l'énergie stockée sous forme magnétique est libérée sous la forme d'oscillations de l'aimant central autour de sa position d'équilibre. Ces oscillations mécaniques de l'aimant central sont converties en énergie électrique par la bobine 10, qui convertit la variation de flux magnétique en force électromotrice . Dans le cas des basses vitesses, on a donc un phénomène d’élévation de la fréquence (« frequency -up conversion » ) , qui permet de récupérer une énergie de manière efficace ; ce phénomène d’élévation de fréquence est dû d’une part à la fréquence plus élevée des oscillations autour de chaque position d’équilibre, par rapport à la rotation de l’aimant entraîneur 2, et d’autre part aux temps caractéristiques assez différents en jeu (d’une part le temps court du passage de l’aimant 6 d’une position d’équilibre à une autre et d’autre part le temps, qui est plus long, de la rotation de l’aimant 2); - l'aimant entraineur 2 poursuit son mouvement de rotation, et on a de nouveau l’inégalité : ; l'aimant central 6 reste donc bloqué sur sa position d'équilibre ;
- lorsque, de nouveau, , l'aimant 6 quitte sa position d'équilibre : le dispositif de récupération d'énergie se déclenche encore et retourne à sa position d'équilibre (celle illustrée en figure 2), et l'énergie stockée sous forme magnétique est de nouveau libérée sous la forme d'oscillations mécaniques autour de cette position d'équilibre et converties en puissance électrique par la bobine 10, avec élévation de la fréquence comme déjà expliqué ci-dessus.
Ce cycle peut se répéter avec la rotation du dispositif 4. Comme on le comprend des explications ci-dessus, le comportement du système, avec ses 2 positions d'équilibre et le déclenchement du mouvement avec libération d'une énergie, d’abord stockée sous forme magnétique, sous forme d’oscillations mécaniques autour des positions d'équilibre, permet de récupérer de l'énergie à très faibles vitesses de rotations de l'aimant entraineur 2.
(d)
Ces trois variables d’état constituent ensemble un vecteur d’état x(t) et leurs évolutions sont modélisées à partir de modèles physico-chimiques qui décrivent la cinétique des réactions chimiques (a)-(e) ci-dessus.
La dissolution du platine est modélisée par l’équation (1) suivante : (1)
V diss est la vitesse de dissolution du platine qui dépend d’un certain nombre de paramètres PARAM relatives aux conditions de fonctionnement de la pile.
M Pt est la masse molaire du platine
ρ Pt est la densité du platine
L’équation (1) est issue de la publication de ”Andres Jacome, Daniel Hissel, Vincent Heiries, Mathias Gérard, and Sébastien Rosini. Pemfc state-of-health estimation using a model-based state bayesian observer under an automotive load profile. In 2020 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), pages 1–4. IEEE, 2020”.
La formation d’hydroxyde de platine PtOH est modélisée par l’équation (2) suivante :
La formation d’oxyde de platine PtO est modélisée par l’équation (3) suivante :
r 1 , r 2 et r 3 sont des cinétiques de réaction qui dépendent du potentiel local.
Le taux de couverture du platine , autrement dit le pourcentage de la surface active occupé par le platine, est donné par les relations suivantes :
Les équations (2) et (3) sont issues de la publication ”Thomas Jahnke, Georg A Futter, Andrea Baricci, Claudio Rabissi, and Andrea Casalegno. Physical modeling of catalyst degradation in low temperature fuel cells: Platinum oxidation, dissolution, particle growth and platinum band formation. Journal of The Electrochemical Society”.
La prédiction y’ de la variable d’observation fournie par le modèle d’observation 200 est comparée à une mesure expérimentale de la même grandeur y sur la pile PEM et l’erreur e(y-y’), appelée innovation, calculée est utilisée pour corriger le vecteur d’état.
Le vecteur de commande u est un vecteur de mesures de différentes paramètres de fonctionnement de la pile PEM.
Le modèle d’observation 200 est résolu au moyen d’un algorithme Bayésien non linéaire, par exemple un filtre de Kalman non linéaire du type SR-UKF (Square Root Unscented Kalman Filter).
Dans un mode de réalisation, la méthode selon l’invention vise à estimer la perte de surface active électro-chimique d’une électrode.
Pour cela, l’invention repose en partie sur le choix de trois variables d’état à estimer qui sont : la dissolution directe du rayon des particules de platine ( r dissPt ), la formation d’oxydes de platine PtO ( θ PtO ) et la formation d’hydroxydes de platine PtOH ( θ PtOH ).
La dissolution du platine est un phénomène irréversible tandis que l’oxydation est un phénomène de dégradation réversible.
La prise en compte de ces deux phénomènes dans le modèle d’observation permet de mieux estimer les variations de surface active et leur impact sur la surtension aux bornes de la cellule.
En effet, les électrodes EL1,EL2 sont composées de particules de platine Pt supportées par une surface en carbone. Les particules de platine Pt peuvent être dissoutes en présence de fortes densités de courant qui traversent la pile notamment durant les cycles de recharge de la pile, notamment pour des batteries automobiles.
Cette dégradation irréversible augmente les pertes d’activation et de concentration, ce qui engendre une dégradation du fonctionnement de la pile.
L’oxydation du platine PtO affecte la dégradation catalytique et donc directement le phénomène de dissolution du platine. La formation d’oxyde de platine PtO apparait généralement pour des valeurs de tension aux bornes d’une cellule supérieures à 0.8 V.
La dissolution directe des particules de platine est décrite par l’équation chimique (a) qui correspond à une dégradation irréversible.
L’oxydation du platine Pt peut être décrite selon un mécanisme en quatre étapes décrit par les équations chimiques (b),(c),(d),(e).
L’équation (b) correspond à une oxydation réversible, l’équation (c) correspond à une oxydation irréversible, l’équation (d) correspond à une réduction irréversible et enfin l’équation (e) correspond à une adsorption irréversible de l’oxygène.
Les premiers moyens de commande 38 ferment le premier interrupteur 36 lorsque la tension aux bornes du premier interrupteur 36 est supérieure ou égale au premier seuil S1 de tension.
Les deuxièmes moyens de commande 39 ferment le deuxième interrupteur 37 lorsque la tension aux bornes du premier interrupteur 37 est supérieure ou égale au deuxième seuil S2 de tension.
Les premiers moyens de commande 38 comprennent des moyens de comparaison de tension comprenant par exemple une première diode Zener 40 ayant une tension de seuil égale au premier seuil S1 de tension et une première résistance de commande 41, et les deuxièmes moyens de commande 39 comprennent des moyens de comparaison de tension comprenant par exemple une deuxième diode Zener 42 ayant une tension de seuil égale au deuxième seuil S2 de tension et une deuxième résistance de commande 43.
La cathode des première et deuxième diodes Zener 40, 42 est reliée à la première borne 29.
L’anode de la première diode Zener 40 est reliée à la grille du transistor du premier interrupteur 36 et à une première extrémité de la première résistance de commande 41.
La deuxième extrémité de la première résistance de commande 41 est reliée à la source du transistor du premier interrupteur 36.
L’anode de la deuxième diode Zener 42 est reliée à la grille du transistor du deuxième interrupteur 37 et à une première extrémité de la deuxième résistance de commande 43.
La deuxième extrémité de la deuxième résistance de commande 43 est reliée à la source du transistor du deuxième interrupteur 37.
Les diodes Zener 38, 39 comparent la tension Vgen produite par la génératrice 18 aux tensions de seuil S1, S2.
En variante, les premier et deuxième moyens résistifs électriques sont formés par les bobines de la génératrice 18 et l’une des première et deuxième résistances.
Selon encore une autre variante, les premier et deuxième moyens résistifs électriques sont formés par les bobines de la génératrice 18, les moyens de dissipation 23 ne comportant pas de première et deuxième résistances (génératrice 18 en court-circuit), la loi de commande étant une loi linéaire simple comportant un seuil de déclenchement égal à la valeur du premier seuil V1 si le premier seuil V1 est de valeur non nulle, et ne comportant pas de seuil de déclenchement dans le cas contraire.
En variante, une résistance est reliée entre les bornes 29, 30 pour créer un couple résistif permanent appliqué sur l’arbre de transmission 8 dès l’ouverture de la porte 2.
Pour des puissances élevées ou des seuils S1, S2 qui ne sont pas égaux aux tensions de seuil des diodes Zener, chaque diode Zener 40, 42 et la résistance de commande 41, 43 associée peuvent être remplacées par un circuit configuré pour relier le premier moyen résistif aux bornes de la génératrice, et pour relier le deuxième moyen résistif aux bornes de la génératrice lorsque les valeurs les seuils de tension S1, S2 sont atteintes.
La illustre schématiquement un deuxième mode de réalisation des moyens de commande 38, 39.
Comme l’architecture des moyens de commande 38, 39 est identique, seule est détaillée l’architecture des premiers moyens de commande 38.
Les moyens de comparaison des premiers moyens de commande 38 comprennent une troisième diode Zener 44 ayant une tension de seuil égale au premier seuil S1 et une quatrième diode Zener 45 ayant une troisième tension de seuil égale à un troisième seuil de tension différent du premier seuil S1.
Un modèle d’observation (4) de tension cellule dérivé de l’équation de Butler-Volmer est utilisé pour corriger l’estimation. Ce modèle est décrit dans la publication ”C Robin, M Gérard, M Quinaud, J d’Arbigny, and Y Bultel. Proton exchange membrane fuel cell model for aging predictions: Simulated equivalent active surface area loss and comparisons with durability tests. Journal of Power Sources, 326:417–427, 2016”.
Le modèle d’observation est donné par la relation (4) :
U c ,est est une estimée de la tension aux bornes de la cellule.
est une tension réversible qui peut être déterminée à partir d’un bilan thermochimique à partir des paramètres de résistance R, température T et de pression P.
R ohm est une résistance totale déterminée à partir d’une résistance de la membrane et d’une valeur fixe.
I est le courant traversant la cellule.
est une surtension qui dépend des variables d’état x(t) et de paramètres relatifs aux conditions opératoires de la pile, température T, courant I, pression P notamment.
La représente, sur un schéma fonctionnel, le principe de mise en œuvre de la méthode de détermination d’un indicateur de dégradation de la pile selon un mode de réalisation de l’invention.
La méthode est basée sur un algorithme Bayésien non linéaire, par exemple un filtre de Kalman non linéaire du type « SR-UKF » tel que décrit dans la publication ” Shichun Yang, Song Feng, Kangfeng Sun, Shuai Wang, and Yaoguang Cao. Square-root unscented kalman filter for ammonia coverage ratio and input ammonia estimations in diesel-engine urea-scr system. ISA transactions, 96:299–308, 2020 ”.
Le fonctionnement de la méthode est itératif. A un instant t, le filtre reçoit en entrée un vecteur de commande u constituée de mesures de paramètres physiques de la pile représentant ses conditions opératoires.
Le vecteur de commande u comporte, par exemple, une mesure du courant I traversant une cellule de la pile, une mesure de température de refroidissement en entrée de la pile T cool,in , une mesure de température de refroidissement en sortie de la pile T cool,out , une mesure de stochiométrie de l’anode Sta, une mesure de stochiométrie de la cathode Stc, une mesure d’humidité relative de l’anode RHa, une mesure d’humidité relative de la cathode RHc, une mesure de pression.
D’autres mesures de paramètres influant le fonctionnement de la pile peuvent être ajoutés au vecteur de commande u.
D’autre part, le filtre reçoit également en entrée une mesure y=U cell de la tension aux bornes d’une cellule.
Le vecteur de commande est exploité pour construire les équations d’état f(x) données par les relations (1), (2) et (3) qui modélisent les transitions du vecteur d’état entre un instant k et un instant k+1.
Un terme de bruit Wc est pris en compte dans les équations d’état pour caractériser les incertitudes.
Avec un pH allant de 1 à 7
La présente invention concerne également l'utilisation de la composition selon l'invention telle que décrite ci-dessus pour le traitement des fibres kératiniques, en particulier pour la coloration et/ou l'éclaircissement des fibres kératiniques, et en particulier des fibres kératiniques humaines.
Dans la présente invention, le terme « fibres kératiniques » désigne les fibres kératiniques humaines, et en particulier les cheveux humains tels que les cheveux du cuir chevelu/de la tête.
Dans la description ci-dessus, tous les modes de réalisation préférés en ce qui concerne les composants peuvent être utilisés individuellement ou en combinaison.
Les exemples qui suivent servent à illustrer l'invention.
Exemples Dans les exemples qui suivent et, sauf indication contraire, les quantités sont données en pourcentages en poids de matière active (MA) par rapport au poids total de la composition.
Exemple 1 : Préparation d'une émulsion huile dans eau
450 g de fluide aminosilicone (copolymère aminoéthyl-aminopropylméthylsiloxane - diméthylsiloxane à terminaison triméthylsilyle avec un indice d'amine de 7,2 mg de KOH/g d'échantillon et une viscosité de 5 600 mPa.s à 25°C) ont été introduits dans un réservoir d'émulsion. L'agitation a été démarrée et 1 800 g de fluide polymère de diméthylsiloxane à terminaison triméthylsilyle de viscosité 61 500 mPa.s à 25°C ont été introduits sous agitation dans le même réservoir. Les deux fluides ont été mélangés pendant 2 heures à température ambiante.
Dans un réservoir séparé, 49 g de stéareth-6 et 62 g de stéarate de PEG-100 ont été introduits et chauffés à 60°C. La température a été maintenue jusqu'à ce que les deux émulsifiants deviennent liquides. Puis 31 g de trideceth-3 et 350 g de trideceth-10 (80 % de matière active) ont été ajoutés. Ces mélanges d'émulsifiants non ioniques avaient une valeur HLB = 11,25.
Ensuite, 80 g d'eau et 6,2 g d'acide acétique glacial ont été ajoutés au réservoir et le mélange a commencé. Le mélange a été poursuivi jusqu'à ce que la masse entière devienne une pâte crémeuse. La pâte entière a été introduite dans la cuve d'émulsion. L'homogénéisation a été réalisée pendant 30 minutes à température ambiante. 79,6 g d'eau déminéralisée ont été ajoutés et l'homogénéisation a été réalisée pendant 60 minutes. 72,7 g d'eau déminéralisée ont été ajoutés et l'homogénéisation a été réalisée pendant 50 minutes. 197,4 g d'eau déminéralisée ont été ajoutés et l'homogénéisation a été réalisée pendant 5 minutes. 294,3 g d'eau déminéralisée ont été ajoutés et l'homogénéisation a été réalisée pendant 5 minutes. 180 g d'eau déminéralisée ont été ajoutés et l'homogénéisation a été réalisée pendant 5 minutes. 180 g d'eau déminéralisée ont été ajoutés et l'homogénéisation a été réalisée pendant 5 minutes. 197,4 g d'eau déminéralisée ont été ajoutés et l'homogénéisation a été réalisée pendant 5 minutes. 197,4 g d'eau déminéralisée sont ajoutés et homogénéisés pendant 3 minutes. 228,5 g d'eau déminéralisée ont été ajoutés et l'homogénéisation a été réalisée pendant 3 minutes. Enfin 40,5 g de 2-phénoxyéthanol ont été ajoutés comme biocide et l'homogénéisation a été réalisée pendant 3 minutes.
Une émulsion huile-dans-eau stable ayant une granulométrie D50 de 170 nm a été obtenue.
Exemple 2 Les compositions suivantes ont été préparées à partir des ingrédients indiqués dans les tableaux 1 et 2 ci-dessous (% en poids de MR).
[Tableau 1] (invention) Nom chimique % Concentration HUILE DE PARAFFINE 0.7 ALCOOL CÉTYLSTÉARYLIQUE (C16/C18 30/70) 3.774 ÉTHER DE GLYCOL MYRISTILIQUE D'OXYéTHYLèNE (60 OE) ALCOOL CETYLSTÉARYLIQUE (C16/C18) 0.0255 OXYÉTHYLÈNE (33 OE) ALCOOL CÉTYLSTÉARYLIQUE 1.3 OXYÉTHYLÈNE (10 OE) ALCOOL BÉHÉNIQUE 0.475 ACIDE PHOSPHORIQUE (85 %) Qs pH = 2,2 PEROXYDE D'HYDROGÈNE EN SOLUTION À 50 % 15 PYROPHOSPHATE DE TETRA-SODIUM,10 H2O 0.04 SALICYLATE DE SODIUM 0.035 ETIDRONATE DE TETRA SODIUM EN SOLUTION AQUEUSE A 30 % 0.2 EAU Qs 100 ÉTHER SULFATE LAURYLIQUE DE SODIUM (2,0 OU 2,2 EO) EN SOLUTION AQUEUSE A 70 % 2 DIMÉTHICONE & AMODIMÉTHICONE & TRIDECETH-10 & PEG 100- STÉARATE & STÉARETH-6 & TRIDECETH-3 (cp a de l'invention) 3
une première composition comprenant un ou plusieurs colorant(s) d'oxydation tels que décrits précédemment ; une deuxième composition comprenant un ou plusieurs agent(s) oxydant(s) chimique(s) tel(s) précédemment défini(s), au moins une émulsion huile-dans-eau telle que précédemment définie, au moins un tensioactif anionique, de pH allant de 1 à 7.
La présente invention peut également concerner un procédé de coloration des cheveux, qui consiste à mélanger au moment de l'utilisation une composition comprenant :
la composition présentant un pH allant de 1 à 7
avec une composition comprenant un ou plusieurs colorants d'oxydation
appliquer le mélange obtenu sur les cheveux.