Influence (électrostatique) | EPFL Graph Search

En électricité, l'influence électrostatique désigne l'effet sur la répartition des charges électriques d'un conducteur du champ électrostatique auquel ce conducteur est soumis, ainsi que les méthodes de charge ou de décharge d'un conducteur exploitant cet effet. En régime quasi-statique, les déplacements de charges sont associés aux courants de déplacement introduits quantitativement par Maxwell en 1861. Le cadre théorique approprié pour l'étude de l'influence électrique est l'électrostatique. En effet, l’existence éventuelle de courants de déplacement ne modifie pas les équations du champ électrique tant que l'on reste dans le cadre de l'approximation quasi-électrostatique. Les premières machines à influence transformaient de l'énergie mécanique en énergie électrique par frottement et transfert de charges (voir par exemple le générateur Van de Graaff). Une autre technique de type pompe de charge (positives comme négatives), consiste à utiliser des disques rotatifs munis de conducteurs segmentés (voir par exemple la machine de Wimshurst inventée en 1882). Des machines sans balais tel le replenisher inventé par Lord Kelvin en 1867, permettent d'obtenir de bien meilleurs rendements. Les machines à influence produisent facilement des tensions très élevées, en revanche, l'intensité électrique obtenue est très faible et se chiffre usuellement en microampères. Les machines à induction électromagnétique comme les dynamos, qui furent inventées à la suite du travail fondateur de Faraday, sont capables de produire à faible tension de très fortes intensités, associées à des moteurs du même type, elles ont supplanté les machines à influence à la fin du . Dans les , des chercheurs ont proposé d'utiliser un écoulement d'air pour entrainer les charges vers l'électrode collectrice malgré la répulsion électrostatique exercée par cette dernière. Avec de tels générateurs électrohydrodynamiques, ils pensaient atteindre des puissances plus importantes par le biais de vitesses de transport des charges bien plus élevées qu'avec des courroies.

A Cation Concentration Gradient Approach to Tune the Selectivity and Activity of CO2 Electroreduction

Xile Hu, Wenhao Ren

The linear scaling relationship of the binding energies of different intermediates limits the catalyst performance in CO 2 electroreduction. Here we demonstrate a cation concentration gradient strategy to promote the activity and tune the selectivity of CO 2 electroreduction, thereby breaking the scaling relationship. In optimal concentrations of the potassium acetate (KAc) electrolyte, Cu, Ag and In catalysts deliver current densities that are 7.1, 3.2, 2.7 times higher than those obtained in 0.5 M KAc for C 2 H 4 , CO, and formate production, respectively. Increasing the concentration of KAc also changes the selectivity from CO to formate on Ag, and from CO to C 2 products on Cu. In situ surface-enhanced Raman spectroscopy and computational simulations reveal that the binding energies of intermediates are changed at different electrolyte concentrations, which is due to a local electrostatic interaction modulated by potassium cations at the electrode surface.

2022

Development of a Monolithic Fiber-Based Electric Field Sensor

Mahdi Tamizifar

This project has been done on the development of a monolithic fiber-based electric field sensor, with a focus on establishing a reliable, cost-effective, and scalable production cycle to be implemented initially at a pilot and consequently at an industrial scale. The small scale and the low cost of these electrically passive sensors would enable their application where applying an external electric current is either forbidden (e.g. by the ATEX directive), or would distort the electric field and thus limit the possibility of monitoring sensitive assets. This electric field sensor works on the principles of electrostatic induction and translates the electric field to the displacement of an array of mirrors and holes suspended over a second array of mirrors. By shining the rays of light onto the suspended array, it would be possible to monitor the variations of the reflected light due to the displacement of the suspended array over the second array which is deposited on a transparent substrate. At the first phase of the project, by utilizing the COMSOL Multiphysics simulation software, the optimal parameters of the electric sensor were simulated. Based on the results of the simulations, a general process flow was drafted and received the approval from the experts at the EPFL Center of Micro/Nano Technology (CMi). Based on the finite element simulations, in order to maximize the displacement of the sensor along the electric field, it has been shown that reducing the thickness of the sensor would significantly increase the longitudinal displacement of the sensor. Additionally, in order to further decrease the stiffness of the springs connecting the suspended mass to the frames, the structural material of the sensor was selected to be Copper, which also has a high electrical permittivity and low fabrication cost. Next, the micro fabrications based on the optimized design and the process flow were carried out at the CMi ISO 5 cleanroom facilities. In order to adapt the process flows to the capabilities and the availability of the machines, several process flows have been tested and the result of which have all been documented in this report. Moreover, regarding the limited range of the available choices for having a process flow which is compatible with the CMi facilities, the recommendations for further simplifying the process and decreasing the final production costs are mentioned in this report.

2018

Development of a Monolithic Fiber-Based Electric Field Sensor

Mahdi Tamizifar

2018