INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Chaque cycle de la première phase de rodage P2 comprend cinq étapes, exécutées dans cet ordre : une étape d’augmentation de densité de courant 1, une étape d’hydratation 2, une étape de chute de densité de courant 3, une étape de stabilisation 4, et une étape d’appauvrissement en oxygène 5.
Dans l’exemple de la , la première phase de rodage P2 comporte cinq cycles. En pratique, la première phase de rodage P2 prend fin lorsqu’une première condition d’arrêt est atteinte, et peut donc comprendre un nombre de cycles différent de cinq.
L’étape d’augmentation de densité de courant 1 consiste à augmenter la densité de courant depuis une valeur basse jusqu’à la valeur haute, qui est dans de préférence comprise entre 1,5 A/cm² et 3 A/cm², et dans l’exemple égale à 1,9 A/cm². Cette augmentation de la densité de courant est obtenue par exemple on contrôlant de manière adéquate la charge électrique.
Cette augmentation est rapide, en comparaison avec la durée de l’augmentation réalisée dans la phase d’initialisation P1. De préférence, cette étape s’effectue dans une durée comprise entre 2 secondes et 120 secondes, par exemple entre 20 secondes et 60 secondes.
La durée de l’étape d’augmentation de densité de courant 1 est en pratique prévue pour être la plus faible possible sans risquer de dégrader la pile à combustible 10. En pratique, la durée de l’étape 1 est suffisamment longue pour éviter toute chute de tension brutale pouvant entraîner une surchauffe de la pile à combustible et donc une dégradation des cellules 12. Cette durée dépend donc des performances et du temps de réponse de la pile à combustible. Avantageusement, la durée de l’étape d’augmentation de densité de courant 1 n’est pas constante d’un cycle à l’autre, mais est réduite au fur et à mesure de l’augmentation des performances de la pile à combustible. L’ordre de grandeur de cette durée est de quelques dizaines de secondes à quelques minutes. Dans l’exemple des figures 2 et 3, l’étape 1 a une durée de 30 secondes.
Il est à noter que le premier cycle de la première phase de rodage P2 n’est pas représentatif des autres cycles de la première phase de rodage, car l’étape d’augmentation de densité de courant 1 n’y est pas exécutée. En effet, à l’issue de la phase d’initialisation P1, la densité de courant est déjà égale à la valeur haute. En d’autres termes, pour ce premier cycle, la phase d’initialisation P1 joue le rôle de l’étape d’augmentation de densité de courant 1.
L’étape d’hydratation 2 consiste à demander à la pile à combustible 10 de produire une densité de courant élevée, égale à la valeur haute, pendant une durée prédéterminée. La valeur haute de densité de courant est de préférence choisie de manière à créer, dans le compartiment cathodique, des conditions réductrices. Ces conditions réductrices sont typiquement obtenues lorsque le potentiel cathodique des cellules est inférieur ou égal à 0,5 V. Ainsi, au cours de cette étape, on pilote la charge de la pile de telle sorte que la densité de courant est élevée, et, suivant la loi de relation entre la densité de courant produite et la tension de cellule aux bornes d’une cellule, le potentiel cathodique des cellules est relativement faible, typiquement inférieur ou égal à 0,5V. La durée de l’étape d’hydratation 2 est de préférence comprise entre 30 secondes et 10 minutes. Dans l’exemple, l’étape d’hydratation 2 dure 5 minutes.
Le potentiel cathodique des cellules, au cours de l’étape d’hydratation, est dit relativement faible en comparaison avec le potentiel cathodique des cellules observé lors du fonctionnement normal de la pile à combustible 10, lors de son utilisation ultérieure à son rodage, où le potentiel cathodique des cellules est généralement compris entre 0,6V et 0,7V.
De manière générale, on considère que le potentiel anodique des cellules est égal à 0V et le potentiel cathodique des cellules est ainsi sensiblement égal à la tension de cellule.
La densité de courant élevée entraîne une production importante d’eau dans le compartiment cathodique des cellules 12, car la quantité de réactions électrochimiques se produisant les couches catalytiques anodique 22 et cathodique 24 est proportionnelle à la densité de courant. Cette production importante d’eau entraîne l’hydratation de la membrane échangeuse de protons 20, par contact entre les modules d’eau et la membrane.
En outre, à partir du deuxième cycle, cette production importante d’eau permet d’évacuer efficacement hors du compartiment cathodique les impuretés désorbées lors de l’étape d’appauvrissement en oxygène 5 du cycle précédent, cette étape étant décrite ci-après. En effet, ces impuretés sont transportées par les molécules d’eau formées au niveau de la couche catalytique cathodique puis évacuées au travers de la couche de diffusion de gaz 18.
De plus, à partir du deuxième cycle, cette production importante d’eau permet également d’évacuer hors du compartiment cathodique l’hydrogène produit à la cathode pendant l’étape d’appauvrissement en oxygène, cette production d’hydrogène à la cathode étant décrite ci-après.
Par ailleurs, la densité de courant élevée entraîne également une élévation de la température des cellules 12 de la pile à combustible. Cette densité de courant et cette température élevée favorisent l’augmentation de la porosité des couches catalytiques 22 et 24, ce qui augmente le nombre de sites actifs des couches catalytiques.
Enfin, au cours de l’étape d’hydratation 2, la tension de cellule est relativement faible, puisque la densité de courant est élevée, donc le potentiel électrique du compartiment cathodique de chaque cellule 12 diminue. Ce potentiel est typiquement inférieur ou égal à 0,5V. À titre de comparaison, le potentiel cathodique au cours de l’étape d’hydratation 2 est plus faible que le potentiel cathodique de la pile à combustible lorsque la pile à combustible est en service normal, c’est-à-dire en fonctionnement par exemple au sein d’un véhicule, qui est typiquement compris dans la gamme allant de 0,6 à 0,7V. Ce bas potentiel permet d’obtenir des conditions de réduction permettant de réduire certaines impuretés situées dans la couche catalytique cathodique 24, ainsi que des oxydes de platine. Grâce à ces réactions de réduction, les impuretés sont désorbées et les oxydes de platine sont réduits en particules de platine, d’une part, et en impuretés désorbées d’autre part, faisant ainsi augmenter la quantité de platine non-oxydé disponible dans la couche catalytique cathodique, et donc le nombre de sites actifs, tout en diminuant le nombre d’impuretés de la couche catalytique cathodique. Ces impuretés réduites sont également évacuées hors du compartiment anodique par les molécules d’eau.
L’étape de chute de densité de courant 3 consiste à faire rapidement baisser la densité de courant depuis la valeur haute jusqu’à la valeur basse. Cette baisse de la densité de courant entraîne une hausse de la tension de cellule. Cette étape est réalisée le plus rapidement possible afin d’optimiser la durée du procédé de rodage, en diminuant rapidement la densité de courant demandée par la charge électrique, car cette diminution rapide de la densité de courant et cette augmentation rapide de la tension de cellule n’entraîne pas de risque de dégradation des cellules 12.
La valeur basse de densité de courant est de préférence comprise 0,03 A/cm² et 0,5 A/cm², de préférence encore égale à 0,3 A/cm², comme dans l’exemple.
Les régions 70 forment ensemble un grillage séparant les uns des autres des groupe de pixels 36. Les groupes de pixels comprenant quatre pixels 36, les pixels 36 appartenant à des ensembles 68 différents. Ainsi, les branches des régions 70 s'étendant dans la direction des colonnes de pixels 36 sont séparés deux à deux par deux colonnes de pixels 36. Similairement, les branches des régions 70 s'étendant dans la direction des lignes de pixels 36 sont séparés deux à deux par deux lignes de pixels 36.
Dans le dispositif 75, l'image évènementielle est donc obtenue par des pixels 34 formant un grillage s'étendant sur l'ensemble du dispositif. Dans le dispositif 75, l'image d'intensité lumineuse est obtenue par une matrice de pixels 36. Bien que les régions 46 de certains pixels 36 voisins soient directement accolées et que les régions d'autres pixels 36 voisins soient séparées par la région 70 d'un pixel 34, cette différence est relativement faible et aucune interpolation n'est donc nécessaire.
Selon un mode de réalisation, les dispositifs 54, 58, 66 et 75 peuvent fournir une image évènementielle et une image d'intensité lumineuse indépendamment. Autrement dit, les pixels 36 fournissent, à une fréquence de trame, une image comprenant une valeur d'intensité lumineuse, quel que soit les valeurs fournies par les pixels 34. De plus, chaque pixel 34 fournit une donnée évènementielle, c’est-à-dire indiquant une modification de l'intensité lumineuse mesurée par le pixel 34, indépendamment des valeurs mesurées par les pixels 36 et indépendamment des valeurs fournies par les autres pixels 34.
Selon un autre mode de réalisation, les pixels 36 sont configurés pour générer une image d'intensité lumineuse lorsque au moins certain nombre de pixels 34, par exemple au moins un, mesure une modification de l'intensité mesurée. Ainsi, lorsque la scène est modifiée, cela est détecté par les pixels 34 et une image d'intensité lumineuse est générée par les pixels 36.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif est configuré pour que lorsqu'un pixel 34 fournit une donnée évènementielle indiquant que l'intensité lumineuse a changé, une partie des pixels 36, par exemple les pixels voisins, par exemple les pixels entourant le pixel 34, fournissent une valeur d'intensité lumineuse. Par exemple, dans le cas du dispositif 54, laite partie des pixels 36 correspond aux pixels 36 de l'ensemble comprenant le pixel 34. Le dispositif fournit ainsi une image évènementielle et une image d'intensité lumineuse de la partie de la scène dans laquelle il y a eu des variations.
Les figures 8 à 11 représentent des modes de réalisation d'agencement de filtres sur certains pixels 34 et/ou 36 des modes de réalisation décrits précédemment. Les filtres sont par exemple formés par une couche située sur la région de la couche 44 correspondant à certains pixels.
La représente un mode de réalisation un exemple d'agencement de filtres. Plus précisément, la représente un mode de réalisation d'agencement de filtres sur un ensemble 42.
Selon l'exemple de la , les pixels 36, et plus précisément les régions 46 correspondant aux pixels 36, sont recouverts par un filtre 76. Les filtres 76 sont configurés pour laisser passer les longueurs d'onde du visible, c’est-à-dire les longueurs d'onde comprises par exemple entre 0,4 µm et 0,7 µm, de telle manière que les signaux ayant une longueur d'onde dans la gamme de l'infrarouge ne créent pas de bruit dans le pixel.
D'autre part, les pixels 34, et plus précisément les régions 46 correspondant aux pixels 34, sont recouverts par un filtre 78. Les filtres 78 sont par exemple configurés pour laisser passer les longueurs d'onde de l'infra-rouge, c’est-à-dire les longueurs d'onde comprises par exemple entre 0,7 µm et 100 µm. Alternativement, les filtres 78 sont par exemple configurés pour laisser passer les longueurs d'onde comprises entre 0,4 µm et 100 µm, de manière à étendre leur gamme photosensible.
La représente un autre mode de réalisation un exemple d'agencement de filtres. Plus précisément, la représente un mode de réalisation d'agencement de filtres sur un dispositif 54 comprenant des ensembles 42.
Selon l'exemple de la , les pixels 36, et plus précisément les régions 46 correspondant aux pixels 36, sont recouverts par des filtres rouges (R) 80, des filtres verts (G) 82 ou des filtres bleus (B) 84.
Les filtres 80 sont configurés pour laisser passer les longueurs d'onde correspondant à la couleur rouge, c’est-à-dire les longueurs d'onde comprises par exemple entre 622 nm et 780 nm. Les filtres 82 sont configurés pour laisser passer les longueurs d'onde correspondant à la couleur verte, c’est-à-dire les longueurs d'onde comprises par exemple entre 492 nm et 577 nm. Les filtres 84 sont configurés pour laisser passer les longueurs d'onde correspondant à la couleur bleue, c’est-à-dire les longueurs d'onde comprises par exemple entre 455 nm et 492 nm.
Selon le mode de réalisation de la , chaque ensemble 42 comprend, de préférence, au moins un pixel 36 associé à un filtre 80, au moins un pixel 36 associé à un filtre 82 et au moins un pixel 36 associé à un filtre 84. Dans l'exemple de la , chaque ensemble 42 comprend deux pixels 36 associés à un filtre 80, quatre pixels 36 associés à un filtre 82 et deux pixels 36 associés à un filtre 84. De préférence, les filtres 82 sont situés aux coins de l'ensemble 42. De préférence, les filtres 80 sont situés l'un en face de l'autre, par exemple sur la même ligne. De préférence, les filtres 84 sont situés l'un en face de l'autre, par exemple sur la même colonne.
D'autre part, les pixels 34, et plus précisément les régions 46 correspondant aux pixels 34, sont recouverts par le filtre 78. Les filtres 78 sont configurés pour laisser passer les longueurs d'onde de l'infra-rouge, c’est-à-dire les longueurs d'onde comprises par exemple entre 0,7 µm et 100 µm.
Le dispositif comprend une matrice d'ensembles 42, chaque ensemble 42 étant agencé de telle manière que les ensembles 42 voisins d'une même ligne ou d'une même colonne soient tournés de 90° par rapport audit ensemble.
Le dispositif 54 comprend de préférence uniquement des lignes 86 et 88. Les lignes 86 comprennent une alternance de pixels 36 associés à un filtre 80 et de pixels 36 associés à un filtre 84, chaque pixel 36 associé à un filtre 80 est séparé de chaque pixels 36 associé à un filtre 84 voisin par deux pixels 36 associés à un filtre 82. Chaque ligne 88 comprend uniquement des pixels 34 associés à des filtres 78, des pixels 36 associés à des pixels 80 et des pixels 36 associés à des filtres 84. Dans une ligne 88, chaque pixel 34 est situé entre deux pixels 36 associés à des filtres 80 ou entre deux pixels 36 associés à des filtres 84. Dans une ligne 88, chaque pixel 36 associé à un filtre 80 est situé entre un pixel 34 associé à un pixel 78 et un pixel 36 associé à un filtre 84. Dans une ligne 88, chaque pixel 36 associé à un filtre 84 est situé entre un pixel 34 associé à un pixel 78 et un pixel 36 associé à un filtre 80.
présente, de manière schématique, la soudure d’une électrode sur une languette de connexion en aluminium comme réalisé en exemple 1 ;
présente, de manière schématique, la cellule lithium-ion, au format pouch-cell, préparée en exemple 2, comprenant une électrode de référence préparée selon l’invention ;
présente les courbes d’évolution de la tension de cellule de la batterie lithium-ion, et des potentiels des électrodes positive et négative, en fonction de la capacité, obtenues à l’aide d’une électrode de référence préparée selon l’invention, et à l’aide d’une électrode de référence classique (nécessitant une activation) pour une première décharge à C/10, une première charge à C/2 et une décharge à C/2, comme décrit en exemple 2 ;
présente les courbes d’évolution de la tension de cellule de la batterie lithium-ion, en charge et décharge galvanostatique, à différents régimes, obtenues à l’aide d’une électrode de référence préparée selon l’invention et une électrode de référence classique, comme décrit en exemple 2.
Il convient de noter que, pour des raisons de clarté, les différents éléments sur les figures 1, 5 et 6 sont représentés en échelle libre, les dimensions réelles des différentes parties n’étant pas respectées.
Description détaillée Matériau actif Comme indiqué précédemment, l’élaboration d’une électrode de référence selon l’invention repose sur la préparation d’un matériau, mélange des formes conjuguées d’au moins un composé électro-actif dont la réaction électrochimique d’oxydo-réduction, dite également réaction rédox, associée au passage réversible de l’état réduit du matériau électro-actif à l’état oxydé, a la particularité de présenter un potentiel électrochimique constant ou plateau de potentiel électrochimique.
Composé électro-actif sous forme réduite et sous forme oxydée (1) et (2)
Le ou les composés électro-actifs à partir desquels est préparée le matériau actif pour l’électrode de référence selon l’invention peuvent être choisis parmi les composés électro-actifs usuellement mis en œuvre pour former des électrodes de référence activées par voie électrochimique, comme évoqué précédemment.
Comme indiqué précédemment, le matériau actif selon l’invention est plus particulièrement obtenu à partir d’un composé électro-actif sous sa forme oxydée ou réduite, ledit composé sous la forme conjuguée réduite ou oxydée étant obtenu par oxydation chimique totale ou réduction chimique totale.
Selon une première variante de réalisation, le matériau actif d’électrode de référence selon l’invention est obtenu à partir d’au moins un composé électro-actif sous sa forme réduite, et donc apte à être oxydé.
Des composés électro-actifs aptes à être oxydés, pouvant être mis en œuvre pour la préparation d’un matériau actif selon l’invention, peuvent être par exemple choisis parmi des composés d’intercalation (ou insertion) de type LiMO 2 avec M représentant Co, Ni ou Mn ; LiM’ 2 O 4 avec M’ représentant Ni ou Mn ; et LiM’’PO 4 avec M’’ représentant Fe, Co, Mn ou Ni.
Il peut encore s’agir de composés organiques électro-actifs de type P dont la réaction rédox associée présente un potentiel électrochimique constant.
Par composé « organique », on entend un composé, en particulier de nature moléculaire, oligomérique ou polymérique, de la chimie du carbone, comportant des atomes de carbone et d’hydrogène, et un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi l’oxygène, l’azote, le soufre, le phosphore, ces atomes et hétéroatomes étant uniquement liés par des liaisons covalentes, ce composé pouvant être sous forme d’un sel, par exemple un sel métallique.
Par composé électro-actif « de type P » ou « donneur d’électrons », on entend désigner un composé organique pouvant subir, du fait de la nature de ses fonctions électroactives ou fonctions rédox, une oxydation réversible de l’état neutre vers un état chargé positivement, avec une compensation de charge anionique.
Le mécanisme électrochimique associé à un composé de type P peut être schématisé comme suit :
Modélisation (34) de la couverture de service des sites (ou des secteurs) existants et création d’une table décrivant la topographie des sites
Pour créer une table décrivant la topographie des sites ou des secteurs, il faut connaître leur couverture de service. Celle-ci peut être déterminée par des logiciels de simulation.
En variante, la couverture de service des sites (ou de leurs secteurs) dont on a obtenu préalablement les informations topographiques, peut être déterminée en 34 en se basant sur le diagramme de Voronoï. Dans le cas où l’on étudie des sites, on utilise le diagramme tel quel en utilisant les positions géographiques des sites comme germes. On obtient des polygones, dont l’aire représente la couverture de service. A titre illustratif, la présente un exemple de carte de la couverture de service des sites d’une zone géographique donnée. On a encadré un polygone PLG centré sur un germe G correspondant aux coordonnées géographiques d’un site.
Modélisation de la couverture de service d’un secteur
En variante, on peut modéliser la couverture de service de chacun des secteurs des sites de la zone géographique étudiée. Cette modélisation subdivise les polygones du diagramme de Voronoï associés à des sites en sous-polygones SPLG associés aux secteurs couverts par ces sites. Avantageusement, on peut agrandir les polygones (SPLGA)pour rendre compte de la superposition des zones de couvertures en bordure de secteurs, comme illustré par le schéma de la .
Plus précisément, le découpage est fait suivant les bissectrices entre les directions azimutales des antennes à l’aide de fonctions géo-spatiales fournie par des librairies. On peut se servir par exemple des fonctions de Postgis (https://postgis.net/), extension pour le système de base de données PostgreSQL (https://www.postgresql.org/).
Ensuite, pour rendre compte de la superposition de couverture en bordure de secteurs, on applique une fonction de mise à l’échelle pour agrandir les polygones. Empiriquement, un agrandissement d’un facteur 1.5 permet une bonne correspondance entre le rayon du cercle englobant le polygone et le rayon moyen calculé à partir des données réseaux. Le point d’origine de l’agrandissement peut être l’emplacement du site, ou un point appartenant dans la direction de l’azimut d’un secteur.
Création du tissu urbain couvert par chaque site (ou secteur) existant
A partir des données de couverture de service obtenues pour les sites et/ou les secteurs de la zone géographique étudiée, on crée en 35 une table TB_TU représentant le tissu urbain couvert par chaque site ou secteur.
Les colonnes de cette table peuvent être regroupées selon les groupes suivants :
Topographie : les colonnes de ce groupe forment la clé primaire de la table. Il contient les colonnes de coordonnées géographiques X et Y de la position de chaque site. Si l’on fait l’étude à l’échelle du secteur, on rajoute aussi une colonne pour l’identifier.
Cartographie : Chaque colonne de ce groupe quantifie la présence d’un type d’infrastructure, de caractéristique ou d’utilisation de terrain, de point d’intérêt couvert par le site ou le secteur. Selon le type d’agrégation considéré, on peut par exemple indiquer si une infrastructure est présente ou non, ou bien en compter le nombre, ou en calculer la surface totale. On inclut dans ce groupe la surface du polygone correspondant à la zone couverture de service modélisée.
Démographie, socio-économie : Chaque colonne de ce groupe comprend des informations renseignant sur la population (nombre d’habitants par exemple, d’après les données de la base de données « Humanitarian Data Exchange ») ou des données socio-économiques relatives la zone couverte (par exemple issues des données carroyées (carrés de 20O m de côté) de l’INSEE en 2017, relatives aux revenus des population, à la pauvreté et au niveau de vie en France, accessibles au lien suivant https://www.insee.fr/fr/statistiques/6215138?sommaire=6215217)).
Méthodes d’agrégation des données
Les données de couverture de service, cartographiques, démographiques et socio-économiques collectées sont ainsi représentées dans des tables indexées par des coordonnées géographiques. On peut donc utiliser des fonctions géo-spatiales pour faire une jointure spatiale entre la couverture de service et chaque source de données.
Par exemple, avec le module Postgis de Postgresql, on peut réaliser une jointure spatiale sur la condition d’intersection entre des objets géométriques représentatifs de la couverture de service et des objets géométriques décrivant le tissu urbain.
Une telle matrice de diodes à émission native se distingue ainsi des technologies à conversion de couleurs où les diodes émettent toutes à une même longueur d’onde, par exemple dans le bleu, et sont revêtues chacune d’un plot comportant des luminophores, par exemple des nanocristaux semiconducteurs formant des boîtes quantiques, pour convertir au moins en partie la lumière incidente en une lumière d’une autre longueur d’onde.
Pour fabriquer une matrice de diodes à émission native, une approche consiste à utiliser un substrat de croissance présentant des mésas ayant été en partie rendues poreux lors d’une étape de porosification électrochimique. Cette technique de porosification électrochimique est présentée notamment dans l’article de Griffin et Oliver intitulé Porous nitride semiconductors reviewed , J. Phys. D : Appl. Phys. 53 (2020) 383002.