NMR contributions to the study of water transfer in proton exchange membranes for fuel cells

As programs to support efficient and sustainable energy sources are expanding, research into the potential applications of the hydrogen vector is accelerating. Proton exchange membrane fuel cells are electrochemical converters that transform the chemical energy of hydrogen into electrical energy. These devices are used today for low- and medium-power stationary applications and for mobility, in trains, cars, bicycles, etc. Proton exchange membrane fuel cells use a polymer membrane as the electrolyte. The role of the membrane is multiple: it must separate gases, be an electronic insulator and a very good ionic conductor. In addition, it must resist free-radical chemical attack and have good mechanical strength. Nafion-type perfluorinated membranes have all these properties: the fluorinated backbone is naturally hydrophobic, but the hydrophilic ionic groups give the material excellent water sorption properties. The water adsorbed in the structure is extremely mobile, acting as a transport medium for the protons generated at the anode. Although it has been studied for a long time and has been the subject of a large number of papers perfluorinated membranes are still the reference membranes today. This article reviews some contributions of Nuclear Magnetic Resonance methods in liquid state to the study of water properties in the structure of Nafion-type perfluorinated membranes

Effect of angiotensin-converting enzyme inhibitor and angiotensin receptor blocker initiation on organ support-free days in patients hospitalized with COVID-19

IMPORTANCE Overactivation of the renin-angiotensin system (RAS) may contribute to poor clinical outcomes in patients with COVID-19. Objective To determine whether angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor or angiotensin receptor blocker (ARB) initiation improves outcomes in patients hospitalized for COVID-19. DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS In an ongoing, adaptive platform randomized clinical trial, 721 critically ill and 58 non–critically ill hospitalized adults were randomized to receive an RAS inhibitor or control between March 16, 2021, and February 25, 2022, at 69 sites in 7 countries (final follow-up on June 1, 2022). INTERVENTIONS Patients were randomized to receive open-label initiation of an ACE inhibitor (n = 257), ARB (n = 248), ARB in combination with DMX-200 (a chemokine receptor-2 inhibitor; n = 10), or no RAS inhibitor (control; n = 264) for up to 10 days. MAIN OUTCOMES AND MEASURES The primary outcome was organ support–free days, a composite of hospital survival and days alive without cardiovascular or respiratory organ support through 21 days. The primary analysis was a bayesian cumulative logistic model. Odds ratios (ORs) greater than 1 represent improved outcomes. RESULTS On February 25, 2022, enrollment was discontinued due to safety concerns. Among 679 critically ill patients with available primary outcome data, the median age was 56 years and 239 participants (35.2%) were women. Median (IQR) organ support–free days among critically ill patients was 10 (–1 to 16) in the ACE inhibitor group (n = 231), 8 (–1 to 17) in the ARB group (n = 217), and 12 (0 to 17) in the control group (n = 231) (median adjusted odds ratios of 0.77 [95% bayesian credible interval, 0.58-1.06] for improvement for ACE inhibitor and 0.76 [95% credible interval, 0.56-1.05] for ARB compared with control). The posterior probabilities that ACE inhibitors and ARBs worsened organ support–free days compared with control were 94.9% and 95.4%, respectively. Hospital survival occurred in 166 of 231 critically ill participants (71.9%) in the ACE inhibitor group, 152 of 217 (70.0%) in the ARB group, and 182 of 231 (78.8%) in the control group (posterior probabilities that ACE inhibitor and ARB worsened hospital survival compared with control were 95.3% and 98.1%, respectively). CONCLUSIONS AND RELEVANCE In this trial, among critically ill adults with COVID-19, initiation of an ACE inhibitor or ARB did not improve, and likely worsened, clinical outcomes. TRIAL REGISTRATION ClinicalTrials.gov Identifier: NCT0273570

Ex-situ NMR and MRI characterization of water transfers at the Membrane/Electrode interface in PEMFC fuel cells

Dans le cadre de la transition énergétique durable, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) sont considérées comme des alternatives prometteuses aux moteurs conventionnels. Elles offrent une conversion efficace de l'hydrogène en électricité sans émettre de polluant. Néanmoins, pour espérer un large déploiement de ces systèmes il est indispensable de réduire leur coût et améliorer leur durabilité. C'est pourquoi le projet européen « ALPE : Advanced Low-Platinum hierarchical Electrocatalysts for low-T fuel cells », dans lequel s'inscrit cette thèse, vise à réduire le coût des PEMFC en diminuant la quantité du catalyseur de platine (Pt) utilisée dans leurs électrodes, ciblant une réduction de 1.5 à 2 fois par rapport à l'état de l'art de 2019. Le fonctionnement des PEMFC repose essentiellement sur les réactions électrochimiques se produisant sur les sites catalytiques de Pt, et le transport protonique est étroitement lié à l'état d'hydratation de la membrane électrolyte (l'eau servant de vecteur pour les protons). Ce travail de thèse a donc pour objectif d'étudier l'impact de la réduction de la quantité de Pt sur les phénomènes de transport de l'eau à travers les interfaces membrane-électrode/air. Afin d'atteindre cet objectif, des dispositifs et des méthodologies expérimentaux permettant l'analyse de l'interface membrane/électrode par spectroscopie et imagerie de résonance magnétique (RMN/IRM) ont été développés. Dans un premier temps, l'étude se focalise sur l'étude d'une membrane seule de type Nafion® (N1110). Une analyse in-situ permettant de visualiser l'impact de l'histoire hygrothermale de la membrane sur les propriétés de l'eau est présentée. De plus, des expérimentations sous différentes conditions d'humidité relative, d'un côté et de l'autre de cette membrane, démontrent la capacité de notre approche à quantifier les résistances au transport de l'eau à interface de la membrane en les découplant des effets diffusifs. En complément, une modélisation 1D en régime permanent de la diffusion de l'eau à travers l'épaisseur de la membrane permet de déterminer l'évolution du coefficient de diffusion mutuelle de l'eau. Pour compléter notre analyse, une séquence de mesure en acquisition partielle a été conçue pour minimiser le temps d'acquisition des profils d'eau dans la membrane, ouvrant la voie à une étude en régime transitoire. Enfin, une comparaison des résistances d'interfaces entre une membrane seule et une membrane avec électrode(s) permet d'évaluer l'impact de l'ajout d'un dépôt d'une électrode et celui d'une variation de quantité de platine, sur les phénomènes de transport de l'eau. Les résultats mettent en lumière qu'en régime transitoire, il n'y a pas de différences significatives entre une membrane seule et un assemblage membrane/électrode (avec une seule ou deux électrodes). Toutefois, il apparaît que la présence de l'électrode et la quantité de platine semblent avoir un impact sur l'évolution des résistances d'interfaces en fonction de l'humidité relative de l'air alimentant la membrane.In the context of sustainable energy transition, Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) are considered promising alternatives to conventional engines. They offer efficient conversion of hydrogen into electricity without emitting pollutants. However, for the widespread deployment of these systems, it is essential to reduce their cost and improve their durability. This is the focus of the European project « ALPE: Advanced Low-Platinum hierarchical Electrocatalysts for low-T fuel cells », in which this thesis is situated. The project aims to reduce the cost of PEMFCs by decreasing the amount of platinum (Pt), catalyst used in their electrodes, targeting a reduction of 1.5 to 2 times compared to the state of the art in 2019. The operation of PEMFCs relies essentially on the electrochemical reactions occurring on the Pt catalytic sites, and proton transport is closely linked to the hydration state of the electrolyte membrane (water serving as a vector for protons). Therefore, the objective of this thesis is to study the impact of reducing the amount of Pt on the water transport phenomena across the membrane-electrode/air interfaces. In order to achieve this goal, experimental devices and methodologies for analyzing the membrane/electrode interface through spectroscopy and magnetic resonance imaging (NMR/MRI) have been developed. Initially, the study focuses on the examination of a single Nafion® membrane (N1110). An in-situ analysis that allows visualization of the impact of the membrane's hygrothermal history on the properties of water is presented. Furthermore, experiments under different relative humidity conditions on each side of the membrane demonstrate the capability of our approach to quantify interfacial resistances of water transfer while decoupling them from diffusive effects within the membrane. Additionally, a 1D steady-state model of the diffusion of water across the thickness of the membrane allows to determine the evolution of the mutual water diffusion coefficient. To complement our analysis, a partial acquisition measurement sequence has been designed to minimize the acquisition time of water profiles within the membrane, paving the way for a transient study. Finally, a comparison of interfacial resistances between a single membrane and a membrane with electrode(s) provides insights into the impact of adding an electrode deposit and varying the platinum loading on water transport phenomena. The results highlight that in transient conditions, there are no significant differences between a single Nafion® membrane and a membrane/electrode assembly (with one or two electrodes). However, it appears that the presence of the electrode and the amount of platinum seem to influence the evolution of interfacial resistances depending on the relative humidity (RH) of the air supplied to the sample

Caractérisation ex-situ par RMN et IRM des transferts d'eau à l'interface membrane/électrode dans les piles à combustible PEMFC

In the context of sustainable energy transition, Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) are considered promising alternatives to conventional engines. They offer efficient conversion of hydrogen into electricity without emitting pollutants. However, for the widespread deployment of these systems, it is essential to reduce their cost and improve their durability. This is the focus of the European project « ALPE: Advanced Low-Platinum hierarchical Electrocatalysts for low-T fuel cells », in which this thesis is situated. The project aims to reduce the cost of PEMFCs by decreasing the amount of platinum (Pt), catalyst used in their electrodes, targeting a reduction of 1.5 to 2 times compared to the state of the art in 2019. The operation of PEMFCs relies essentially on the electrochemical reactions occurring on the Pt catalytic sites, and proton transport is closely linked to the hydration state of the electrolyte membrane (water serving as a vector for protons). Therefore, the objective of this thesis is to study the impact of reducing the amount of Pt on the water transport phenomena across the membrane-electrode/air interfaces. In order to achieve this goal, experimental devices and methodologies for analyzing the membrane/electrode interface through spectroscopy and magnetic resonance imaging (NMR/MRI) have been developed. Initially, the study focuses on the examination of a single Nafion® membrane (N1110). An in-situ analysis that allows visualization of the impact of the membrane's hygrothermal history on the properties of water is presented. Furthermore, experiments under different relative humidity conditions on each side of the membrane demonstrate the capability of our approach to quantify interfacial resistances of water transfer while decoupling them from diffusive effects within the membrane. Additionally, a 1D steady-state model of the diffusion of water across the thickness of the membrane allows to determine the evolution of the mutual water diffusion coefficient. To complement our analysis, a partial acquisition measurement sequence has been designed to minimize the acquisition time of water profiles within the membrane, paving the way for a transient study. Finally, a comparison of interfacial resistances between a single membrane and a membrane with electrode(s) provides insights into the impact of adding an electrode deposit and varying the platinum loading on water transport phenomena. The results highlight that in transient conditions, there are no significant differences between a single Nafion® membrane and a membrane/electrode assembly (with one or two electrodes). However, it appears that the presence of the electrode and the amount of platinum seem to influence the evolution of interfacial resistances depending on the relative humidity (RH) of the air supplied to the sample.Dans le cadre de la transition énergétique durable, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) sont considérées comme des alternatives prometteuses aux moteurs conventionnels. Elles offrent une conversion efficace de l'hydrogène en électricité sans émettre de polluant. Néanmoins, pour espérer un large déploiement de ces systèmes il est indispensable de réduire leur coût et améliorer leur durabilité. C'est pourquoi le projet européen « ALPE : Advanced Low-Platinum hierarchical Electrocatalysts for low-T fuel cells », dans lequel s'inscrit cette thèse, vise à réduire le coût des PEMFC en diminuant la quantité du catalyseur de platine (Pt) utilisée dans leurs électrodes, ciblant une réduction de 1.5 à 2 fois par rapport à l'état de l'art de 2019. Le fonctionnement des PEMFC repose essentiellement sur les réactions électrochimiques se produisant sur les sites catalytiques de Pt, et le transport protonique est étroitement lié à l'état d'hydratation de la membrane électrolyte (l'eau servant de vecteur pour les protons). Ce travail de thèse a donc pour objectif d'étudier l'impact de la réduction de la quantité de Pt sur les phénomènes de transport de l'eau à travers les interfaces membrane-électrode/air. Afin d'atteindre cet objectif, des dispositifs et des méthodologies expérimentaux permettant l'analyse de l'interface membrane/électrode par spectroscopie et imagerie de résonance magnétique (RMN/IRM) ont été développés. Dans un premier temps, l'étude se focalise sur l'étude d'une membrane seule de type Nafion® (N1110). Une analyse in-situ permettant de visualiser l'impact de l'histoire hygrothermale de la membrane sur les propriétés de l'eau est présentée. De plus, des expérimentations sous différentes conditions d'humidité relative, d'un côté et de l'autre de cette membrane, démontrent la capacité de notre approche à quantifier les résistances au transport de l'eau à interface de la membrane en les découplant des effets diffusifs. En complément, une modélisation 1D en régime permanent de la diffusion de l'eau à travers l'épaisseur de la membrane permet de déterminer l'évolution du coefficient de diffusion mutuelle de l'eau. Pour compléter notre analyse, une séquence de mesure en acquisition partielle a été conçue pour minimiser le temps d'acquisition des profils d'eau dans la membrane, ouvrant la voie à une étude en régime transitoire. Enfin, une comparaison des résistances d'interfaces entre une membrane seule et une membrane avec électrode(s) permet d'évaluer l'impact de l'ajout d'un dépôt d'une électrode et celui d'une variation de quantité de platine, sur les phénomènes de transport de l'eau. Les résultats mettent en lumière qu'en régime transitoire, il n'y a pas de différences significatives entre une membrane seule et un assemblage membrane/électrode (avec une seule ou deux électrodes). Toutefois, il apparaît que la présence de l'électrode et la quantité de platine semblent avoir un impact sur l'évolution des résistances d'interfaces en fonction de l'humidité relative de l'air alimentant la membrane

Qualité éthique de l’exercice de la profession d’infirmier au Liban

Objectif. L’objectif de notre travail vise à poser une réflexion sur le rôle du corps infirmier et sur les déterminants d’un choix responsable. Pour le faire, nous avons tenté de répondre aux questions suivantes : (1) Est-ce que le rôle et la mission du corps infirmier sont bien assimilés au Liban? (2) Y a-t-il des normes internationales et nationales qui régissent l’accomplissement de cette mission? (3) Jusqu’à quel point la mission accomplie par le corps infirmier assure-t-elle la sécurité des malades? (4) Quels sont les facteurs modifiant l’exercice du corps infirmier au Liban? Et, (5) Quels sont les enjeux d’un exercice infirmier de qualité? Méthodes. Nous avons mené une enquête à double bras. Le premier auprès de 160 infirmières travaillant dans les 19 hôpitaux qui ont pu établir jusqu’en juillet 2008 (fin de l’étude) au moins un comité d’éthique de soins. Le second bras a été conduit auprès des chefs de départements de soins infirmiers dans 49 instituts privés, 34 instituts publics et 16 universités. Résultats et discussion. Les principes de l’éthique médicale et infirmière qui sont très bien soulignés dans le modèle décisionnel de Husted et s’exprimant par la justice, l’autonomie, la confidentialité, la bienfaisance, la vérité et la fidélité sont mal connus par les infirmières enquêtées. Ceci soulève un point essentiel qui touche la compétence des infirmières et par suite la sécurité des malades. Quatre-vingt-quatorze pour cent des infirmières considèrent que l’éducation et la communication avec le patient n’est pas une priorité dans leur travail journalier, ce qui retentit sur les trois temps essentiels (analyse, communication et évaluation) à l’élaboration d’une décision librement consentie. La place de l’éthique dans l’enseignement n’est pas solide. Conclusion. Le diagnostic est inquiétant, mais débouche sur l’espoir de pouvoir trouver à partir d’une réflexion commune les traits essentiels pour assumer notre responsabilité tant dans le domaine médical que dans le domaine infirmier

<i>In-situ</i> NMR & MRI characterization of proton exchange membranes for fuel cells

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<i>In-situ</i> NMR & MRI characterization of proton exchange membranes for fuel cells

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Musiques orales, notations musicales et encodages numériques

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