La thèse porte sur la conception et la simulation d'un réservoir de stockage solide de l'hydrogène sous forme d'hydrure de magnésium (MgH2). La particularité du réservoir conçu réside dans sa capacité à stocker l'énergie d'absorption grâce à un matériau de changement de phase (MCP). Afin de pouvoir prouver la viabilité du système, une étude portant sur le comportement de l'hydrure de magnésium compacté lors du cyclage à été effectuée. Celle-ci montre qu'après 100 cycles, les cinétiques de réaction et les taux massiques de stockage d'hydrogène ne sont pas affectés. En revanche, un changement de morphologie important a été observé puisqu'une dilatation ainsi qu'une augmentation importante de la conductivité des matériaux composites ont été relevées. L'étude du MCP révéla l'importance de certains paramètres, en particulier la conductivité thermique et l'enthalpie de fusion. Le MCP sélectionné est un alliage métallique en composition eutectique. Celui ci est bon conducteur de chaleur, présente une enthalpie de fusion élevée et une stabilité de comportement thermique au cyclage. Le réservoir construit contient 10 kg d'hydrure de magnésium co-broyé + 5 % de Graphite Naturel Expansé. Il est capable de stocker 7000 NL d'hydrogène (625 g) en 3h. L'avantage principal du réservoir est son efficacité énergétique, puisque la chaleur stockée par le MCP à l'absorption est refournie lors de la désorption. Afin de pouvoir prédire les comportements thermiques et cinétiques des prochains réservoirs basés sur cette technologie, 2 modèles numériques utilisant Matlab et Fluent ont été développés et validés.

Dans ce mémoire nous proposons des systèmes de communication anonyme à faible latence. Pour cela nous étudions les performances des systèmes basés sur les primitives classiques : envoi superposé ou bourrage chiffré pour l'émission, et diffusion avec adressage implicite pour la réception, quand les groupes d'utilisateurs potentiels sont contraints à être de petite taille, peu changeants, ou localisés. Nous proposons l'utilisation des protocoles de récupération d'informations privée (ou protocoles PIR pour Private Information Retrieval) comme alternative à la diffusion avec adressage implicite, et nous étudions les systèmes en résultant. Ces systèmes permettent de réduire significativement le coût des communications, au prix d'un coût calculatoire important. Au moyen d'exemples, nous montrons que ces nouvelles solutions offrent un meilleur choix dans certaines situations, notamment pour les utilisateurs connectés au service par Internet. Dans un deuxième temps, nous mettons en avant les relations entre les différentes techniques et montrons que les systèmes basés sur les primitives classiques ne sont en fait que des instances d'une famille qui, par l'utilisation de la récupération d'informations privée, devient nombreuse et polyvalente. Ainsi, on dispose de beaucoup plus de degrés de liberté pour l'implémentation de solutions fournissant des communications anonymes dans le cadre des groupes d'utilisateurs sous contraintes.

De nombreuses recherches montrent que les adultes résolvent de simples problèmes arithmétiques plus ou moins exclusivement par récupération de la réponse dans un réseau d'associations stockées en mémoire à long terme (Ashcraft, 1992 ; 1995 ; Campbell, 1995). Il est admis que les performances arithmétiques des jeunes enfants sont basées sur le comptage ou d'autres stratégies procédurales qui sont peu à peu remplacées par la récupération directe en mémoire (Barrouillet & Fayol, 1998). Ces premiers résultats ont été rapportés par Groen et Parkman (1972) en étudiant les temps de résolution. Mais moyenner des temps de latence d'essais impliquant différentes procédures peut conduire à des conclusions erronées sur la façon dont les problèmes sont résolus. D'autres auteurs ont préféré la méthode des protocoles verbaux. Cependant Kirk et Ashcraft (2001) remettent en question ce protocole. Nous proposons un nouveau paradigme pour faire la lumière sur la façon dont des problèmes additifs, soustractifs et multiplicatifs sont résolus par les adultes et les enfants. Ce paradigme tire avantage du fait que les procédures de calcul dégradent les traces en mémoire des opérandes impliquées dans les calculs (Thevenot, Barrouillet & Fayol, 2001). Le temps nécessaire à l'algorithme pour parvenir à la réponse et son coût cognitif entraînent une réduction du niveau d'activation des opérandes. Cette baisse d'activation résulte d'un phénomène de déclin mémoriel qui entraîne une détérioration des traces en mémoire (Towse & Hitch, 1995 ; Towse, Hitch & Hutton, 1998) et de l'activation concurrente de résultats transitoires provoquant un partage attentionnel entre les opérandes, leurs composantes et les résultats intermédiaires nécessaires pour arriver à la solution (Anderson, 1993). Par conséquent, lorsque l'algorithme aboutit à la réponse les traces des opérandes sont dégradées et la récupération en mémoire est difficile. Ce phénomène devrait être plus prononcé pour les grands nombres car parvenir au résultat nécessite plus d'étapes et plus de temps. En contrastant la difficulté rencontrée par des adultes pour reconnaître des opérandes après leur implication soit dans une opération arithmétique (addition, soustraction ou multiplication) soit dans une comparaison (qui ne nécessite aucune décomposition) avec un troisième nombre, nous pourrons déterminer si l'opération a été résolue par procédure algorithmique. Si la difficulté est la même dans les deux conditions, l'opération aura été résolue par récupération, une telle activité ne nécessite pas la décomposition des opérandes

Cette thèse étudie expérimentalement la possibilité de récupérer l'énergie thermique en utilisant un alliage à mémoire de forme (AMF) couplé à un matériau pyro-/piézoélectrique. Cette méthode est prometteuse pour récupérer les variations lentes et petites de température. Les premiers prototypes de récupérateurs d'énergie ont été fabriqués et ont démontré pouvoir produire une énergie spécifique intéressante. Les technologies de dépôt de couches d'AMF Ti-Ni-Cu micro-structurées ont été développées. Ce travail servira de base pour la future fabrication de micro-récupérateurs d'énergie thermique exploitant des AMFs.

Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés principalement à la récupération de l'énergie mécanique et plus particulièrement l'énergie vibratoire. Cette technologie repose sur l'utilisation des transducteurs résonants, ces dispositifs permettent d'amplifier l'amplitude de vibration et donc de stocker d'avantage d'énergie mécanique dans le convertisseur à la résonance. La quantité de l'énergie en sortie du convertisseur chute lorsque la fréquence de vibration n'est plus égale à la fréquence de résonance, il est donc nécessaire d'assurer un asservissement de la fréquence de résonance de la structure de récupération d'énergie vibratoire sur la fréquence de vibration, si possible sur tout le spectre fréquentiel que couvre la source de vibration. L'objectif de la thèse est de proposer des solutions, à basse consommation, permettant d'assurer un ajustement dynamique en temps réel de la fréquence de résonance en fonction de la fréquence de vibration. Les travaux de cette thèse s'articulent autour de trois solutions : 1) Ajustement de la fréquence de résonance par application d'un champ électrique dans un matériau piézoélectrique 2) Ajustement de la fréquence de résonance par adaptation de la charge électrique d'un matériau piézoélectrique 3) Amplification du mouvement vibratoire par technique de rebond Une modélisation et optimisation à la fois de la plage de fréquence de fonctionnement et de la conversion mécano-électrique ont été réalisées. Trois structures ont été développées et testées et permettent de valider chacune des trois approches. Enfin, une électronique très basse consommation a été mise au point pour asservir en temps réel la fréquence de résonance sur la fréquence de la source de vibration et optimiser le taux d'énergie électrique extraite du système (pour maintenir un facteur de qualité de la structure optimum).

La récupération de l'énergie des vibrations est un concept relativement nouveau qui peut être utilisé dans l'alimentation des dispositifs embarqués de puissance à micro-échelle avec l'énergie des vibrations omniprésentes dans l'environnement. Cette thèse contribue à une étude générale des récupérateurs de l'énergie des vibrations (REV) employant des transducteurs électrostatiques. Un REV électrostatique typique se compose d'un transducteur capacitif, de l'électronique de conditionnement et d'un élément de stockage. Ce travail se concentre sur l'examen du circuit de conditionnement auto-synchrone proposé en 2006 par le MIT, qui combine la pompe de charge à base de diodes et le convertisseur DC-DC inductif de type de flyback qui est entraîné par le commutateur. Cette architecture est très prometteuse car elle élimine la commande de grille précise des transistors utilisés dans les architectures synchrones, tandis qu'un commutateur unique se met en marche rarement. Cette thèse propose une analyse théorique du circuit de conditionnement. Nous avons développé un algorithme qui par commutation appropriée de flyback implémente la stratégie de conversion d'énergie optimale en tenant compte des pertes liées à la commutation. En ajoutant une fonction de calibration, le système devient adaptatif pour les fluctuations de l'environnement. Cette étude a été validée par la modélisation comportementale.Une autre contribution consiste en la réalisation de l'algorithme proposé au niveau du circuit CMOS. Les difficultés majeures de conception étaient liées à l'exigence de haute tension et à la priorité de la conception faible puissance. Nous avons conçu un contrôleur du commutateur haute tension de faible puissance en utilisant la technologie AMS035HV. Sa consommation varie entre quelques centaines de nanowatts et quelques microwatts, en fonction de nombreux facteurs - paramètres de vibrations externes, niveaux de tension de la pompe de charge, la fréquence de la commutation de commutateur, la fréquence de la fonction de calibration, etc.Nous avons également réalisé en silicium, fabriqué et testé un commutateur à haute tension avec une nouvelle architecture de l'élévateur de tension de faible puissance. En montant sur des composants discrets de la pompe de charge et du circuit de retour et en utilisant l'interrupteur conçu, nous avons caractérisé le fonctionnement large bande haute-tension du prototype de transducteur MEMS fabriqué à côté de cette thèse à l'ESIEE Paris. Lorsque le capteur est excité par des vibrations stochastiques ayant un niveau d'accélération de 0,8 g rms distribué dans la bande 110-170 Hz, jusqu'à 0,75 µW de la puissance nette a été récupérée.

Une solution pertinente afin d'alimenter des capteurs isolés consiste à récupérer l'énergie disponible dans leur environnement immédiat. Parmi les sources d'énergie envisageables, notre choix s'est porté sur les vibrations mécaniques ambiantes. Notre contribution porte sur l'étude et la réalisation, par un procédé de fabrication collective, d'un transducteur électrostatique sans électrets en technologie MEMS Silicium. Nous proposons une étude analytique permettant d'optimiser l'efficacité du générateur électrostatique, tout en considérant une limite sur la tension maximale aux bornes du transducteur afin de ne pas endommager le circuit de conditionnement. Le design proposé prend également en compte d'éventuelles variations de l'amplitude des vibrations externes. Le dispositif a été fabriqué au sein de ESIEE Paris et présente un volume total de moins de 100 mm3.Les tests expérimentaux ont montré un comportement fortement non-linéaire de la structure. Nous avons obtenu une conversion d'énergie mécanique en énergie électrique correspondant à une puissance maximale de 2.3 μW à 260 Hz, pour une accélération de 1 g et à une pression de 0.15 Torr, lorsque le système est pré-chargé avec une tension de 10 V. Une fois implémenté dans un circuit de pompe de charge et pour les mêmes conditions d'accélération et de pression, le système peut fonctionner en complète autonomie pendant plus de 500 secondes pendant lesquelles la puissance délivrée varie de 1.4 μW à 940 nW avec une tension de pré-charge de 10.6 V

Ce travail de thèse a dans un premier temps permis de mettre en évidence les différentes pratiques de traitement de toiture existantes en France. Après avoir sélectionné la pratique de traitement majoritaire (à savoir le traitement biocide), le protocole d'analyse de la molécule la plus répandue dans les différents produits : le benzalkonium (ou alkyldiméthylbenzylammonium) a été développé. Ce protocole a ensuite été appliqué pour évaluer les niveaux de concentration en biocide dans l'eau de ruissellement de toiture après un traitement. Une double approche a été mise en œuvre : "Suivi sur une durée d'un an des flux de benzalkonium dans les eaux de ruissellement de 12 bancs d'essais exposés en conditions naturelles", évaluation en condition de pluie simulée au laboratoire de différents paramètres (nature du matériau de couverture, dosage du produit et intensité de la pluie) sur les processus d'émission du benzalkonium. Enfin, l'ensemble des données acquises ont permis d'évaluer l'incidence sur la contamination des eaux de ruissellement de toiture après un traitement biocide, à une échelle locale et à l'échelle d'un petit bassin versant résidentiel. Le suivi de la contamination des eaux de ruissellement par bancs d'essais a permis de mettre en évidence une très forte contamination en benzalkonium dans les premiers millimètres de pluie (5 à 27 mg/L), très supérieures aux EC50 disponibles pour les organismes aquatiques (5,9 µg/L) et dépendante de la nature du matériau de toiture utilisé, les tuiles en terre cuite ayant émis moins de biocide que les tuiles en béton. La contamination diminue avec la succession des pluies, mais reste significative plusieurs mois après le traitement. Par ailleurs, l'étude au laboratoire a montré que l'état de surface des tuiles influence beaucoup le lessivage. Ainsi, les tuiles très imperméables en surface ont émis une quantité de benzalkonium proportionnelle à la masse épandue lors du traitement, alors que les tuiles sans traitement de surface ne sont pas sensibles au dosage du produit. A l'échelle locale, des précautions doivent être prise lors d'un traitement de toiture vis-à-vis de la collecte / utilisation des eaux de ruissellement. En effet, les très fortes concentrations en benzalkonium dans les premières pluies suivant le traitement peuvent avoir des impacts sur les végétaux arrosés, sur l'équilibre microbien de la cuve de récupération, voir des effets irritants sur l'homme. Une déconnexion minimale de 3 à 5 mois de la cuve permettrait de limiter les risques. Enfin, sur la base des résultats des bancs d'essais et d'un travail d'enquête sur l'étendue des pratiques de traitement, les concentrations et flux de benzalkonium susceptibles d'être émis dans les eaux pluviales d'un bassin versant résidentiel ont été modélisés. Les résultats mettent en évidence une contamination significative des eaux pluviales, liée essentiellement à la phase particulaire. La masse annuelle de benzalkonium exportée dans les eaux pluviales pourrait être de l'ordre de 0,85 kg / ha imperméabilisé / an

Le projet présenté dans ce mémoire a pour objectif de développer un système de récupération d'énergie des gaz d'échappement d'un véhicule à essence. Constitué de piles à combustible à oxyde solide (SOFC) en configuration monochambre, le dispositif doit convertir l'énergie chimique des gaz imbrûlés en électricité. Son fonctionnement en aval du catalyseur trois voies permettrait de compléter son action dépolluante tout en améliorant l'efficacité énergétique du véhicule. Par opposition aux piles SOFC dites conventionnelles, les piles SOFC monochambres ne nécessitent pas de scellement étanche entre les compartiments et fonctionnent sous un mélange gazeux composé d'hydrocarbures et d'oxygène. L'empilement en stack de plusieurs cellules est simplifié et plus compact, son intégration au cœur du pot d'échappement est donc plus simple. Ce concept a été précédemment étudié dans la littérature et le présent projet a pour but d'améliorer les performances délivrées en optimisant certains paramètres : la géométrie de pile et les matériaux d'électrodes et d'électrolyte. De plus, un mélange gazeux plus représentatif des conditions réelles a été défini et utilisé tout au long du projet. Une étude préliminaire sur les matériaux sous forme de poudre a permis de réaliser un premier choix parmi quatre matériaux de cathode et de définir les conditions de fonctionnement théoriques des cellules. Ensuite, les cellules complètes ont été mises en forme puis étudiées sous mélange gazeux. Une densité maximale de puissance de 25 mW.cm-2 à 550°C pour une cellule Ni-CGO/CGO/LSCF-CGO a ainsi pu être obtenue.

L'hétérogénéité inter-patients des altérations motrices consécutives aux lésions cérébrales rend nécessaire le besoin d'individualiser la prise en charge du patient après AVC. Afin d'apporter une thérapie adaptée aux besoins du patient au moment opportun, il est nécessaire de prendre en compte plusieurs considérations théoriques afin de comprendre comment la rééducation influence la plasticité cérébrale. La récupération motrice est un phénomène complexe et non-linéaire, et identifier ses composantes caractéristiques est délicat. Au travers d'une étude observationnelle, nous avons investigué la récupération de la fonction motrice en condition unimanuelle (membre non-parétique, parétique) et bimanuelle chez des patients cérébro-lésés en phase subaigüe, sans interférer sur leur programme de rééducation classique. Nous avons d'abord validé l'analyse cinématique pour l'évaluation motrice des mouvements d'atteinte d'objets après AVC, en complément des tests cliniques. L'analyse cinématique permet de fournir des indicateurs de la récupération en temps réel de manière plus sensible que les échelles cliniques. En condition unimanuelle, la récupération du membre non-parétique progresse avant de se stabiliser après 9-10 semaines après AVC. En condition bimanuelle, la dynamique de récupération des coordinations bimanuelles change 6 semaines après AVC. Ces périodes pourraient être des fenêtres temporelles clés à prendre en compte en établissant des protocoles de rééducation. L'identification complète et précise de ces patterns naturels de récupération après AVC pourrait permettre de mieux comprendre les réseaux nerveux spécifiques qui sous-tendent les altérations du membre supérieur. A partir de ces indications cliniques prometteuses, proposer une rééducation adaptée au patient et au meilleur moment devient le challenge des travaux futurs. / Poststroke characteristics vary significantly between patients and over time, necessitating the introduction of individualized care. To provide to patients an appropriate and timely therapy, theoretical considerations must be taken into account to understand how a therapy may influence underlying neuroplasticity. Motor recovery is a nonlinear and complex function of time, and identifying its representative features remains intricate. Through observational analysis, we investigated in this thesis the time-related changes in unimanual (nonparetic, paretic upper-limb) and bimanual motor function in subacute poststroke patients, without interfering with standard rehabilitation. Overall, our results firstly validated the relevance of kinematics to assess recovery of reaching movements following stroke, in complement to clinical scores. Kinematics provides accurate real-time indicators of patients' recovery in a more sensitive way to current clinical scales. In unimanual reaching, motor function of nonparetic upper-limb recovered and then leveled off 9-10 weeks poststroke. In bimanual reaching, the dynamic of the recovery pattern of between-hands coordination changed after 6 weeks poststroke. These time-windows might be key periods to consider into designing rehabilitation protocols. Our results contribute to a better understanding of the natural pattern of motor recovery poststroke and could be of interest to understand specific neural network underlying upper-limb impairment. From these promising therapeutic guidelines, next challenge in future research includes tailoring rehabilitation training to patients at the most opportune time.