Le comportement de la résistance du LaNis

Le comportement de la résistance du LaNis

Fabrication des sondes

La conception des microsondes a été pensée selon la contrainte suivante: le porte-échantillon doit rester fermé hémétiquement. Nous avons donc décidé quel réservoir nous voulions pour procéder aux expériences requises afin de trouver un prototype pouvant indiquer la concentration d’hydrogène contenu dans un hydrure métallique. Le cylindre a deux extrémités de type ~ NPT (national pipe thread) femelle, ce qui permettra d’assembler le réservoir au banc d’essai. Nous avons à ce moment précis recherché partout sur Internet un passe-fils qui permettrait d’introduire des fils à l’intérieur du porte-échantillon tout le laissant hermétiquement fermé. Nous avons trouvé ce connecteur chez la compagnie Stuart Piper-TC Ltd. Le numéro de la pièce est WFP _114 NPT-0,5-4-T, ce qui indique que ce passe-fil peut posséder un connecteur ~ NPT mâle qui permet de faire la connexion facilement sur le réservoir.

Le 0,5 fait référence au diamètre des sondes qui peuvent être insérées à l’intérieur de ce dernier et le T, indique que le sellant est conçu 29 de téflon. Ce dispositif peut supporter une pression maximale de 30 000 KPa, la figure suivante (figure 3 -1) illustre le résultat obtenu. Une fois le passe-fils trouvé nous avons inséré les sondes à l’intérieur de ce dernier, puis comme indiqué par le fabriquant nous avons serré le boulon avec une clé dynamométrique avec une pression de 26 pieds par livre. Le diamètre des sondes est de 0,5mm qui correspond à des fils de grosseur AWG 24. Nous avons dessiné, à l’aide du logiciel SolidWorks, une tige pour s’assurer que les sondes ne se touchent pas à l’intérieur du réservoir et nous les avons imprimés avec une imprimante 3D, la figure suivante illustre les électrodes.

Les composantes du peT

Le système PCT est composé d’une pompe à vide, ode quatre valves automatiques qUI pennettent de contrôler la pression d’hydrogène désirée, d’une valve manuelle, d’une sonde de pression, d’un capteur de température ainsi qu’un réservoir d’hydrogène. Les trois valves automatiques utilisées lors de ce projet pennettent : l’arrivée d~ gaz dans le banc d’essai par la valve d’hydrogène; de retirer le gaz par la valve d’évacuation; puis de vider complètement l’hydrogène de l’échantillon par la valve de la pompe. Cette dernière peut être mise en fonction si, et seulement si, la pression du PCT est en dessous de l02,3kPa. Nous utilisons la valve manuelle pour garder le contrôle sur notre échantillon en tout temps. Ce banc d’essai est relié à une platefonne infonnatique, qui a été programmée par un technicien professionnel grâce au logiciel LabVIEW. Ce programme obtient les infonnations provenant de la sonde de pression et de la sonde de température et contrôle les valves pneumatiques. À la fin du processus, il recueille les données de l’expérience s’il est en mode automatique. Les deux figures suivantes représentent une vue d’ensemble du banc d’essai, la fenêtre de contrôle des valves automatiques avec l’indicateur de pression du système, ainsi que la température de l’échantillon (Figure 3-4 et 3-5). TI est à noter que nous devons mettre notre échantillon sur le PCT. Pour ce faire nous insérons un filtre métallique entre la sortie du PCT et le réservoir désiré qui empêche de contaminer tous les autres systèmes étant reliés à la pompe à vide.

Les différents choix de configuration du peT

Le PCT possède quatre types d’opérations déjà programmés soit: le mode manuel, le mode cyc1age, le mode cinétique ainsi que le mode PCT. Durant notre projet nous n’avons utilisé que le mode manuel et le mode PCT. La figure suivante illustre qu’il suffit de sélectio~er le mode souhaité, afin de l’employer (Figure 3-6). Le mode manuel sert à vérifier si le montage comporte des fuites et s’il y a variation de la caractéristique électrique étudiée en introduisant de l ‘hydrogène dans le . réservoir d’hydrure métallique. En ce qui concerne le mode PCT, lors de ce choix il faut remplir les données demandées dans le tableau en suivant les options du mode. Certaines données .sont indiquées par défaut: le nombre de moles et le nombre d’atomes auquel nous appliquons la valeur 1.

Nous indiquons aussi à quelle température extérieure sera soumis l’échantillon, le réservoir choisi, et la pression en jeu (pression de départ et pression d’arrivé avec une pression échelon). 34 Avant de terminer la description de l’opération, nous devons avoir recueilli, au préalable, quelques informations, telles que le volume du réservoir d’hydrure métallique et la masse de cet hydrure. La procédure pour obtenir ces éléments sera traitée dans le prochain chapitre. Une fois toutes les données remplies correctement, le programme calculera la concentration d’hydrogène dans le réservoir durant tout le cycle, afin de l’afficher sur un diagramme en temps réel, (il y plusieurs choix pour le graphique tels que la pression en fonction du temps, la concentration en fonction de la pression) (Voir figure 3-7) Avant de passer au chapitre suivant, examinons la dernière partie du banc d’essai, que nous avons ajouté, celle-ci permet de récupérer les données de la caractéristique électrique recherchée.

Comparateur

Un comparateur a une tension de référence connectée à l’entrée négative (voir figure 4-19). Si la tension qui se retrouve sur l’entrée positive de l’amplificateur est inférieure, sa tension de sortie saura saturée négativement et inversement si la tension est supérieure à la tension de référence [34]. Les tensions de références pour les trois comparateurs sont de 8,043 V, 7,4 V 6,5 V et 5,9 V respectivetnent. Les tensions nécessaires au bon fonctionnement de l’amplificateur, ainsi que les tensions de référence, proviennent d’un diviseur de tension. Le diviseur de tension a été conçu en appliquant une tension de 8,043 V. Nous avons calculé les valeurs des résistances dont nous aurons besoin soit : 402 Q , 604 Q, 499 Q et 4,12k Q pour ce circuit. En qui a trait aux diodes électroluminescentes, nous avons dû insérer des alimentations de rappel, communément appelées «pull up », avec une tension de 9 V. Le but était d’avoir une tension d’au moins 2 Vau DEL et un 69 courant de 10 mA. Il est nécessaire que la résistance totale soit de (9 V-2 V)*lO mA=700 Ohms.

Si la résistance de base est de 500 Ohms, la résistance en série avec une diode électroluminescence sera de 200 Q. Un circuit imprimé est généralement composé d’un substrat sur lequel sont dessinées les lignes conductrices ainsi que les emplacements pour les composantes nécessaires à la conception de notre système et ces composantes seront par la suite déposées sur ces emplacements. Nous avons utilisé comme substrat une plaque de cuivre: le FR406 standard avec une épaisseur de 3,2 mm de grade et composé de revêtement de cuivre de 1 oz. Nous avons appliqué des plans de masque sur le circuit imprimé soit un plan de masque suT le dessous pour la masse et sur le dessus de nous en avons inséré deux soit : pour le 9V et l’autre est pour le -9V. Par la suite, nous avons dessiné chacune des pièces utilisées sur le montage grâce au logiciel Layout Plus. Orcad, un outil de Cadence, permet de faire un lien direct avec le logiciel ce qui nous a permis de faire les plans de chaque étage de notre circuit. Une fois les liens entre chaque pièce et chaque dessin de pièce rattachés à la bonne 70 composante, nous avons pu obtenir le circuit imprimé illustré à la Figure 4-20 et 4-21 (pour bien voir ce dernier, nous avons retiré les plans de masque).

Table des matières

Résumé
Remerciements
Table des matières
Liste des tableaux
Liste des figures
1 Introduction
1.1 L’historique
1.2 Les grands axes de recherche
1.2.1 La production d’hydrogène
1.2.2 Le transport d’hydrogène
1.2.3 L’entreposage de l’hydrogène
1.2.4 La transformation
1.2.5 Les produits utilisant 1 ‘hydrogène
1.2.6 La sécurité des utilisateurs
1.3 La problématique du sujet de recherche de la maîtrise
1.3.1 La résistivité de l’hydrure métallique
2 La résistivité
2.1 Point important pour mesurer la résistance de 1 ‘hydrure métallique
3 Méthodologie
3.1 Fabrication des sondes
3.2 Conception du banc d’essai
3.2.1 LePCT
3.2.2 Le banc d’Acquisition des Données
3.2.3 Préparation de l’échantillon
4 Résultats
4.1 Le comportement de la résistance du LaNis
4.2 La construction d’un modèle pour la simulation
4.3 Une relation mathématique
4.4 La Naissance d’un prototype
4.4.1 Construction du prototype
5 Conclusion
6 Bibliographie
7 Annexe A – Publication À La Conférence !ARIA 20 Il
8 Annexe B – Publication À La Conférence Sensor IEEE 20 Il

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