Conductivity

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Hoosung Lee - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

Xinfeng Tang - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • Conductivity-limiting bipolar thermal Conductivity in semiconductors
    Scientific Reports, 2015
    Co-Authors: Shanyu Wang, Trevor Toll, Jiong Yang, Wenqing Zhang, Jihui Yang, Xinfeng Tang
    Abstract:

    Intriguing experimental results raised the question about the fundamental mechanisms governing the electron-hole coupling induced bipolar thermal conduction in semiconductors. Our combined theoretical analysis and experimental measurements show that in semiconductors bipolar thermal transport is in general a "Conductivity-limiting" phenomenon, and it is thus controlled by the carrier mobility ratio and by the minority carrier partial electrical Conductivity for the intrinsic and extrinsic cases, respectively. Our numerical method quantifies the role of electronic band structure and carrier scattering mechanisms. We have successfully demonstrated bipolar thermal Conductivity reduction in doped semiconductors via electronic band structure modulation and/or preferential minority carrier scatterings. We expect this study to be beneficial to the current interests in optimizing thermoelectric properties of narrow gap semiconductors.

Leray Ludovic - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • Synthesis of conducting polymer anionic.
    2012
    Co-Authors: Leray Ludovic
    Abstract:

    Le travail reporté dans ce manuscrit concerne l’élaboration de matériaux conducteurs protoniques et anioniques destinés à une application en tant que membrane ou liants d’électrodes. Tout d’abord, la première approche consiste en la formation de polymères pour la conception de membranes anioniques. Pour cela, 2 types de fonctions amine tertiaire ont été greffés le long de la chaîne des polysulfones, puis transformés en ammonium pour leur donner un caractère conducteur anionique. Les fonctions greffées sont de types diméthylamino et N,N diméthylaminométhyle. Différentes séries de polysulfones ont été élaborées en faisant varier le taux de fonctions amine greffées. Pour les polysulfones comportant les fonctions diméthyalmino, les résultats montrent que la stabilité thermique des fonctions ammonium est trop faible pour les utiliser pour la conception de membranes conductrices anioniques. Pour le deuxième type de fonctions amine, des membranes ayant une conductivité maximum de 40 mS.cm-1 pour un taux d’humidité de 95% et une température de 100°C ont été obtenu. Par ailleurs, pour la conception de liants d’électrodes, la synthèse de polyarylènes éthers fluorés conducteurs anioniques a été effectuée. Là encore, une série de polymères a été réalisée en faisant varier le taux de fonctions amine introduit. Les masses molaires ont été controlées pour permettre aux polymères d’être suffisamment soluble pour la mise en solution. Les valeurs de conductivités sont de l’ordre de 35 mS.cm-1. Enfin, pour la conception de membrane protonique, les polymères synthétisés précédemment avec les fonctions diméthylamino ont été utilisés. Ces polymères ont été par la suite dopés à l’aide d’acide phosphorique et la conductivité des membranes obtenues a été testée en condition anhydre. Les résultats obtenus pour ce genre de matériaux est de 160 mS.cm-1 pour un taux de dopage de 50%. En revanche, pour des forts taux de dopage, la conductivité obtenue était plus forte (260 mS.cm-1) mais les membranes perdaient de leurs propriétés mécaniques alors que pour de faibles taux de dopage (environ 18%), les conductivités obtenues étaient faibles.The work reported in this thesis is the development of proton and anion conducting materials for applications such as membrane or binders electrodes. The first approach is the formation of polymers for the anionic membranes design. To perform it, two types of tertiary amine functions have been grafted along the polysulfones chain, then converted to ammonium rendering data anionic conductive. The grafted functions types are dimethylamino and N, N dimethylaminomethyl. Different series of polysulfones were prepared by varying the rate of amine functions grafted. For polysulfones with dimethyalmino functions, the results show that the thermal stability of ammonium functions is too low to be used in anion conductive membranes design. In the second type of amine, membranes having a maximum Conductivity of 40 mS.cm-1 to a moisture content of 95% and a temperature of 100 °C have been obtained. In addition, for the electrodes binders design, the synthesis of fluorinated ethers polyarylenes anionic conductors has been completed. Then, a series of polymers was carried out by varying the rate of amine introduced. The molar masses were controlled to allow polymers to be sufficiently soluble for the dissolution. Conductivity values are around 35 mS.cm-1. Finally, the design of membrane proton polymers synthesized with previously dimethylamino functions has been chosen. These polymers were subsequently doped with phosphoric acid and the Conductivity of the resulting membranes has been tested in anhydrous condition. The results obtained for this kind of material is 160 mS.cm-1 for a doping level of 50%. However, for high doping level, Conductivity obtained was higher (260 mS.cm-1) but the membranes lost their mechanical properties, while for low doping levels (about 18%), the conductivities obtained were low

  • Synthèse de polymères aromatiques pour la conception de membranes conductrices ioniques
    HAL CCSD, 2012
    Co-Authors: Leray Ludovic
    Abstract:

    The work reported in this thesis is the development of proton and anion conducting materials for applications such as membrane or binders electrodes. The first approach is the formation of polymers for the anionic membranes design. To perform it, two types of tertiary amine functions have been grafted along the polysulfones chain, then converted to ammonium rendering data anionic conductive. The grafted functions types are dimethylamino and N, N dimethylaminomethyl. Different series of polysulfones were prepared by varying the rate of amine functions grafted. For polysulfones with dimethyalmino functions, the results show that the thermal stability of ammonium functions is too low to be used in anion conductive membranes design. In the second type of amine, membranes having a maximum Conductivity of 40 mS.cm-1 to a moisture content of 95% and a temperature of 100 °C have been obtained. In addition, for the electrodes binders design, the synthesis of fluorinated ethers polyarylenes anionic conductors has been completed. Then, a series of polymers was carried out by varying the rate of amine introduced. The molar masses were controlled to allow polymers to be sufficiently soluble for the dissolution. Conductivity values are around 35 mS.cm-1. Finally, the design of membrane proton polymers synthesized with previously dimethylamino functions has been chosen. These polymers were subsequently doped with phosphoric acid and the Conductivity of the resulting membranes has been tested in anhydrous condition. The results obtained for this kind of material is 160 mS.cm-1 for a doping level of 50%. However, for high doping level, Conductivity obtained was higher (260 mS.cm-1) but the membranes lost their mechanical properties, while for low doping levels (about 18%), the conductivities obtained were low.Le travail reporté dans ce manuscrit concerne l’élaboration de matériaux conducteurs protoniques et anioniques destinés à une application en tant que membrane ou liants d’électrodes. Tout d’abord, la première approche consiste en la formation de polymères pour la conception de membranes anioniques. Pour cela, 2 types de fonctions amine tertiaire ont été greffés le long de la chaîne des polysulfones, puis transformés en ammonium pour leur donner un caractère conducteur anionique. Les fonctions greffées sont de types diméthylamino et N,N diméthylaminométhyle. Différentes séries de polysulfones ont été élaborées en faisant varier le taux de fonctions amine greffées. Pour les polysulfones comportant les fonctions diméthyalmino, les résultats montrent que la stabilité thermique des fonctions ammonium est trop faible pour les utiliser pour la conception de membranes conductrices anioniques. Pour le deuxième type de fonctions amine, des membranes ayant une conductivité maximum de 40 mS.cm-1 pour un taux d’humidité de 95% et une température de 100°C ont été obtenu. Par ailleurs, pour la conception de liants d’électrodes, la synthèse de polyarylènes éthers fluorés conducteurs anioniques a été effectuée. Là encore, une série de polymères a été réalisée en faisant varier le taux de fonctions amine introduit. Les masses molaires ont été controlées pour permettre aux polymères d’être suffisamment soluble pour la mise en solution. Les valeurs de conductivités sont de l’ordre de 35 mS.cm-1. Enfin, pour la conception de membrane protonique, les polymères synthétisés précédemment avec les fonctions diméthylamino ont été utilisés. Ces polymères ont été par la suite dopés à l’aide d’acide phosphorique et la conductivité des membranes obtenues a été testée en condition anhydre. Les résultats obtenus pour ce genre de matériaux est de 160 mS.cm-1 pour un taux de dopage de 50%. En revanche, pour des forts taux de dopage, la conductivité obtenue était plus forte (260 mS.cm-1) mais les membranes perdaient de leurs propriétés mécaniques alors que pour de faibles taux de dopage (environ 18%), les conductivités obtenues étaient faibles

  • Synthèse de polymères aromatiques pour la conception de membranes conductrices ioniques
    2012
    Co-Authors: Leray Ludovic, Picq Dominique, Mercier Régis
    Abstract:

    Le travail reporté dans ce manuscrit concerne l élaboration de matériaux conducteurs protoniques et anioniques destinés à une application en tant que membrane ou liants d électrodes. Tout d abord, la première approche consiste en la formation de polymères pour la conception de membranes anioniques. Pour cela, 2 types de fonctions amine tertiaire ont été greffés le long de la chaîne des polysulfones, puis transformés en ammonium pour leur donner un caractère conducteur anionique. Les fonctions greffées sont de types diméthylamino et N,N diméthylaminométhyle. Différentes séries de polysulfones ont été élaborées en faisant varier le taux de fonctions amine greffées. Pour les polysulfones comportant les fonctions diméthyalmino, les résultats montrent que la stabilité thermique des fonctions ammonium est trop faible pour les utiliser pour la conception de membranes conductrices anioniques. Pour le deuxième type de fonctions amine, des membranes ayant une conductivité maximum de 40 mS.cm-1 pour un taux d humidité de 95% et une température de 100C ont été obtenu. Par ailleurs, pour la conception de liants d électrodes, la synthèse de polyarylènes éthers fluorés conducteurs anioniques a été effectuée. Là encore, une série de polymères a été réalisée en faisant varier le taux de fonctions amine introduit. Les masses molaires ont été controlées pour permettre aux polymères d être suffisamment soluble pour la mise en solution. Les valeurs de conductivités sont de l ordre de 35 mS.cm-1. Enfin, pour la conception de membrane protonique, les polymères synthétisés précédemment avec les fonctions diméthylamino ont été utilisés. Ces polymères ont été par la suite dopés à l aide d acide phosphorique et la conductivité des membranes obtenues a été testée en condition anhydre. Les résultats obtenus pour ce genre de matériaux est de 160 mS.cm-1 pour un taux de dopage de 50%. En revanche, pour des forts taux de dopage, la conductivité obtenue était plus forte (260 mS.cm-1) mais les membranes perdaient de leurs propriétés mécaniques alors que pour de faibles taux de dopage (environ 18%), les conductivités obtenues étaient faibles.The work reported in this thesis is the development of proton and anion conducting materials for applications such as membrane or binders electrodes. The first approach is the formation of polymers for the anionic membranes design. To perform it, two types of tertiary amine functions have been grafted along the polysulfones chain, then converted to ammonium rendering data anionic conductive. The grafted functions types are dimethylamino and N, N dimethylaminomethyl. Different series of polysulfones were prepared by varying the rate of amine functions grafted. For polysulfones with dimethyalmino functions, the results show that the thermal stability of ammonium functions is too low to be used in anion conductive membranes design. In the second type of amine, membranes having a maximum Conductivity of 40 mS.cm-1 to a moisture content of 95% and a temperature of 100 C have been obtained. In addition, for the electrodes binders design, the synthesis of fluorinated ethers polyarylenes anionic conductors has been completed. Then, a series of polymers was carried out by varying the rate of amine introduced. The molar masses were controlled to allow polymers to be sufficiently soluble for the dissolution. Conductivity values are around 35 mS.cm-1. Finally, the design of membrane proton polymers synthesized with previously dimethylamino functions has been chosen. These polymers were subsequently doped with phosphoric acid and the Conductivity of the resulting membranes has been tested in anhydrous condition. The results obtained for this kind of material is 160 mS.cm-1 for a doping level of 50%. However, for high doping level, Conductivity obtained was higher (260 mS.cm-1) but the membranes lost their mechanical properties, while for low doping levels (about 18%), the conductivities obtained were low.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Hoil Yoon - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

Auli Niemi - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • Flowing Fluid Electric Conductivity logging method as a tool to characterize the hydraulic conducitivity strucure of a target layer for CO2 injection
    European geosciences union general assembly, 2011
    Co-Authors: Prabhakar Sharma, Chin-fu Tsang, Auli Niemi, Fritjof Fagerlund, Jacob Bensabat, Philippe Pezard
    Abstract:

    Understanding of the detailed permeability structure and internal heterogeneity of the target layers of CO2injection is important for any successful injection project. Yet, determining this structure by traditional hydraulictesting may be prohibitively cumbersome and expensive, while information obtained from core logs may not givea full picture of the connected permeability.Flowing FEC (Fluid electric Conductivity) method provides a quick way of determining the hydraulic Conductivitystructure of a reservoir layer. In combination with traditional pumping tests that can provide overallinterval transmissivities, the method can be used for obtaining a more detailed picture of the distribution of thetransmissivities, information that is crucial for CO2 injection experiments where the internal heterogeneity of thetarget layer may greatly influence the distribution of CO2. The method has been previously been successfullyapplied to several applications, ranging from granitic rock to mudstone formations (Doughty et al., 2008; Tsangand Doughty, 2003) and is here being used for preliminary hydraulic characterization of the target CO2 injectionlayer of the Heletz, Israel, the main injection site of the MUSTANG project.In this approach the wellbore water is first replaced by water of a constant salinity distinctly different fromthat of formation water. Next, the well is shut in and an electric Conductivity probe is used to scan the FEC ofborehole fluid as a function of depth. After this, the well is pumped at constant rate, during which a series FEClogs at successive times are obtained. At depth locations where water enters the borehole, the logs display peaks.Analysis of the time evolution and skewness of these peaks allows estimation of the flow rate qi and salinity C,and further, if two or more logs are taken at different well flow rates, the initial ambient pressure heads hi of eachindividual inflow/feed point I can also be estimated. The depth resolution of the inflow locations is typically 10cm.These data can used to define the detailed transmissivity/permeability structure of the reservoir layer.The present presentation discusses the application of the method for characterizing the target layer of the Heletzinjection experiment, in terms of the data, model analysis and comparison of the results to those from core samples.Tsang, C. F. and C. Doughty, Multirate flowing fluid electric Conductivity logging method, Water ResourcesResearch, 39, 12, 1354-1362 (10.1029/2003WR002308), 2003.Doughty, C., C.-F. Tsang, K. Hatanaka, S. Yabuuchi, and H. Kurikami. Application of direct-fitting, massintegral, and multirate methods to analysis of flowing fluid electric Conductivity logs from Horonobe, Japan,WaterResour. Res., Vol. 44, doi:10.1029/2007WR006441, 2008.

  • From well-test data to input to stochastic continuum models: effect of the variable support scale of the hydraulic data
    Hydrogeology Journal, 2006
    Co-Authors: Magnus Odén, Auli Niemi
    Abstract:

    Se plantea la pregunta de qué tan bien son representadas en las pruebas de pozo, las estadísticas reales de conductividad hidráulica subyacente de medios heterogéneos. Son correlacionados el valor de conductividad hidráulica y el volumen de apoyo correspondiente asociado con un pozo teórico, causando una distorsión en las estadísticas derivadas del análisis de la prueba de pozo. Las estadísticas derivadas de las pruebas de pozo simuladas numéricamente son comparadas con las estadísticas de conductividad subyacente conocidas, y los resultados indican una sub-predicción por las simulaciones hechas con conductividades hidráulicas más altas. La desviación empieza casi con la conductividad media y puede ser tan grande como un orden de magnitud, con la conductividad en la vecindad del pozo definiendo el límite superior. En otras palabras, el valor de conductividad interpretado a partir de la prueba del pozo no puede ser más grande que el valor que la prueba de pozo encuentre primero. Por consiguiente, para los datos en este ejercicio de simulación, la desviación estándar, si solamente fue determinada para el rango superior de los valores de conductividad, se subestimaría en un factor de 1.6–2. Mientras es probable que este rango específico dependa de la escala y del grado de la heterogeneidad subyacente, así como de la duración de la prueba, los resultados deben ser indicativos de un comportamiento más general y son probables también de ocurrir en otros datos heterogéneos. Nous posons ici la question de savoir dans quelle mesure les statistiques de la conductivité hydraulique des milieux hétérogènes pourrait être révélée par des essais de puits. La valeur de la conductivité hydraulique et le volume capté correspondant sont corrélés, créant un biais dans l’analyse des statistiques dérivées des essais de puits. Les statistiques en provenance de simulations numériques d’essais de puits sont comparées avec les statistiques de conductivités connues et les résultats indiquent une sous-évaluation par les simulations, pour les conductivités hydrauliques les plus élevées: la déviation commence à partir de la valeur moyenne de la conductivité et peut atteindre la magnitude d’un ordre de grandeur en considérant la conductivité mesurée au voisinage du puits. Autrement dit, la valeur de la conductivité interprétée via l’essais de pompage ne peut être plus importante que les premières valeurs rencontrées. Par conséquence, pour les données de cet exercice de simulation, la déviation standard sera sous-estimée d’un facteur compris entre 1.6–2 pour les valeurs les plus élevées. Tandis que l’échelle spécifique de valeurs est dépendante de l’échelle et du degré de l’hétérogénéité souterraine, de même que de la durée du test, les résultats pourraient être indicatifs d’un comportement plus général et seraient sans doute observables dans d’autres cas de données hétérogènes. The question of how well the true underlying hydraulic Conductivity statistics of heterogeneous media are captured by well tests is addressed. The hydraulic Conductivity value and the corresponding support volume associated with a theoretical well are correlated, causing a bias in the statistics derived from well-test analyses. Statistics derived from numerically simulated well tests are compared with the known underlying Conductivity statistics and the results indicate an under-prediction by simulations at higher hydraulic conductivities. The deviation starts at about mean Conductivity and can be as large as an order of magnitude, with the Conductivity in the vicinity of the well defining the upper boundary. In other words, the Conductivity value interpreted from the well test cannot be larger than the value that the well test first encounters. Consequently, for data in this simulation exercise, the standard deviation, if only determined for the upper range of the Conductivity values, would be underestimated by a factor of 1.6–2. While this specific range is likely to depend on the scale and degree of the underlying heterogeneity as well as the duration of the test, the results should be indicative of a more general behaviour and are likely to occur in other heterogeneous data as well.

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