Site institutionnel du Laboratoire Ampère - CNRS UMR5005

13/05/2026 - Layal ABDALLAH

Arnaud Lelevé — 2026-05-04T12:25:01Z

Layal ABDALLAH soutiendra sa thèse le 13/05/2026 à 09h00.
Lieu : Amphi 203, bâtiment W1 de l'École Centrale de Lyon à Ecully

Développement et optimisation d'électrodes à base de biochar conducteur pour condensateurs électrolytiques à double couche (EDLC)

Jury :
Rapporteuses :
Sophie Tingry, DR2 CNRS, Institut Européen des Membranes, ENSCM, Université de Montpellier
Elsa Weiss-Hortala, MCF, HDR, IMT Mines Albi, UMR CNRS 5302, Université de Toulouse

Examinatrices :
Hafsa Korri-Youssoufi, Directrice de recherche, ICMMO, UMR-CNRS-8182, Université Paris-Saclay, CNRS (Présidente du jury)
Valerie Stambouli-Sene, Chargée de Recherche CNRS, Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique, INP, UGA

Encadrement :
Christian Vollaire, Pr, Laboratoire Ampère, Centrale Lyon (Directeur de thèse)
Naoufel Haddour, MCF, Laboratoire Ampère, Centrale Lyon (co-encadrant)
Chantal Gondran, Pr, Département de Chimie Moléculaire de Grenoble, UGA (co-encadrante)

Résumé : la transition énergétique repose sur le développement massif des énergies renouvelables, telles que l'énergie éolienne et l'énergie solaire, afin de réduire la dépendance aux ressources fossiles et limiter leurs impacts environnementaux. Cependant, l'intermittence de ces sources alternatives rend nécessaire la mise en place de solutions de stockage durables, capables de réguler la production et la consommation d'énergie et de gérer les fluctuations rapides de puissance. Dans ce contexte, les condensateurs électrolytiques à double couche (EDLC) occupent une place particulière parmi les technologies de stockage électrochimique. Bien qu'ils ne soient pas adaptés au stockage de longue durée en raison de leur densité énergétique limitée, les EDLC se distinguent par une densité de puissance élevée, des temps de réponse très courts et une excellente stabilité cyclique. Ces propriétés en font des dispositifs particulièrement adaptés à la stabilisation des systèmes énergétiques et à la gestion des fluctuations rapides de charge, en complément d'autres technologies de stockage à plus forte densité énergétique. Les performances des EDLC dépendent fortement de la nature des électrodes, généralement constituées d'un matériau actif, d'un additif conducteur et d'un liant, souvent à base de polymères fluorés. Or, les matériaux conventionnels, tels que le graphène et les nanotubes de carbones, sont majoritairement issus de ressources fossiles et nécessitent des procédés de fabrication coûteux et énergivores. Il devient donc essentiel de développer des alternatives plus durables, tout en conservant de bonnes performances électrochimiques.
Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse au développement et à l'optimisation d'électrodes biosourcées conductrices pour les EDLC. L'étude se concentre particulièrement sur l'utilisation du biochar comme alternative aux matériaux actifs conventionnels des électrodes. Issu de la pyrolyse de la biomasse, le biochar est un matériau carboné présentant de nombreux avantages : ressource renouvelable et abondante, coût de production relativement faible, teneur élevée en carbone et surface spécifique élevée avec une porosité modulable. De plus, ses propriétés structurales, physico-chimiques et électriques peuvent être ajustées par le contrôle des conditions de synthèse et par des méthodes de modifications physiques ou chimiques, ce qui le rend particulièrement adapté à la fabrication de matériaux d'électrodes performants pour les supercondensateurs.
Les travaux de cette thèse s'articulent autour de trois axes principaux. Le premier axe porte sur l'influence de la température de pyrolyse de la biomasse sur les propriétés structurales, physico-chimiques et électriques des biochars issus de bois de cèdre, ainsi que leurs performances électrochimiques en tant que matériaux d'électrodes. Les biochars obtenus à des températures de pyrolyse entre 800 et 1100 °C ont été caractérisés par des méthodes d'analyse structurale (MEB, BET), physico-chimique (FTIR, Raman, angle de contact) et électrique (4 pointes) ainsi qu'électrochimique (CV, EIS et tests galvanostatiques). Dans le cadre de cette étude, un liant biosourcé à base de chitosane a été testé comme alternative aux liants fluorés conventionnels, dans le but de de réduire l'impact environnemental des électrodes. Le second axe vise à explorer des biochars dérivés de différentes biomasses (marc de café, bois de cèdre, bambou et paille de blé). Différentes méthodes de traitements chimiques, telles que l'activation à l'acide nitrique et l'imprégnation au nitrate de fer, ont été appliquées afin d'étudier l'impact de la nature de la biomasse et des traitements sur les propriétés des biochars produits et leurs performances électrochimiques. Enfin, le dernier axe concerne la valorisation de déchets textiles à base de coton pour l'élaboration d'électrodes structurées et autoportées, sans la nécessité d'ajout de liants fluorés. Cette approche permet à la fois de simplifier le procédé de fabrication, d'améliorer la durabilité des électrodes et de valoriser un gisement de déchets encore peu exploité. Les biochars issus de textiles conservent une morphologie fibreuse après pyrolyse, facilitant leur intégration directe comme électrodes dans des dispositifs de supercondensateurs.

Mots-clés : Biomasse, biochar, température de pyrolyse, propriétés structurales et physico-chimiques, modification pré-pyrolytique, matériaux d'électrodes, liants biosourcés, électrodes autoportées, EDLC.

10/04/2026 - Nassim Rayane BENNACER

Arnaud Lelevé — 2026-03-25T13:51:25Z

Nassim Rayane BENNACER a soutenu sa thèse le 10/04/2026.
Lieu : amphithéâtre 6 Marie Curie (Lyon 1), sur le campus de la Doua (1 rue J. B. Lamarck, 69100 Villeurbanne)

Développement d'un convertisseur d'électronique de puissance 48 V/1000 V pour le pilotage de valves à base d'éléments piézoélectriques

Jury :
Rapporteurs :
Mme. CLAVEL Edith, Professeure des Universités, Université Grenoble Alpes
M. DESPESSE Ghislain, Directeur de recherche, CEA Grenoble

Examinateurs :
Mme. BAHRI Imen, Maître de Conférences, Université Paris-Saclay
M. FREY David, Maitre de Conférences, Université Grenoble Alpes
M. JOUBERT Charles, Professeur des Universités, Université Claude Bernard Lyon 1

Encadrement :
M. MARTIN Christian, Professeur des Universités, Université Claude Bernard Lyon 1, Directeur de thèse
M. PACE Loris, Maître de Conférences, École Centrale de Lyon, co-encadrant

Résumé : Aujourd'hui, la plupart des véhicules off-road reposent sur des moteurs thermiques associés à des transmissions hydrauliques, principalement en raison de leur forte densité de puissance. Afin d'améliorer la contrôlabilité tout en réduisant le bruit et les vibrations, le projet P4Hydro propose l'intégration d'actionneurs piézoélectriques rapides (temps de réponse d'environ 1 ms) dans le système hydraulique. Leur pilotage requiert toutefois une électronique de puissance capable de délivrer des tensions élevées pour alimenter des charges de nature capacitive.

Cette thèse s'intéresse au développement d'une architecture de conversion permettant d'alimenter plusieurs actionneurs piézoélectriques sous 1000 V à partir d'une batterie de 48 V. L'architecture proposée repose sur un convertisseur DC/DC à fort gain de tension 48 V/1000 V, suivi de convertisseurs DC/AC dédiés au pilotage individuel des actionneurs avec des temps d'actionnement ajustés à 1 ms. Les deux étages de conversion (DC/DC et DC/AC) sont d'abord validés séparément, puis intégrés afin de démontrer le fonctionnement de l'architecture complète.

Mots-clés : Actionneurs piézoélectriques, convertisseur DC/AC pour pilotage d'actionneur piézoélectrique, convertisseur DC–DC élévateur (boost), convertisseur DC/DC à fort gain, transmission hydraulique, véhicules off-road.

Le Laboratoire Ampère était présent aux journées scientifiques du PEPR Électronique !

Arnaud Lelevé — 2026-03-24T15:11:04Z

Le Laboratoire Ampère était présent aux journées scientifiques du PEPR Électronique !

Organisé du 18 au 20 mars sur le campus de la Doua à Villeurbanne à l'INL - CNRS et à CPE Lyon.
Cet événement a rassemblé les acteurs académiques et industriels de l'électronique en France, sous l'égide de la Direction Générale des Entreprises. Trois journées riches en échanges autour des avancées scientifiques, technologiques et industrielles du programme.

À cette occasion, quatre de nos doctorants ont présenté leurs travaux de thèse, à travers des posters et des présentations flash d'une minute. Bravo à eux pour la qualité de leurs contributions :

Analyse par micro-Raman du dopage et des contraintes des épitaxies GaN pour l'électronique de puissance, projet Vertigo, Ndembi I.
Conception TCAD de transistors verticaux de puissance en diamant avec terminaison de jonction innovante, projet FrenchDiam, Anatole Bouillevaux
Characterization of diamond for power devices, projet FrenchDiam, Viet Thanh Nhan Tran
Optimized packaging of 10kV Ga2O3power module, projet Goten, Vijay Thakur

Un grand merci à Isabelle Sagnes et Thomas Ernst pour l'organisation de ces trois journées !

Ainsi qu'à Laura Khammali et à Cyril Buttay pour leurs participations à l'organisation de ces journées lyonnaises :-)

Séminaire "Can supercapacitor assisted converter and protection techniques change the road map of future DC systems ?"

Arnaud Lelevé — 2026-03-10T10:02:21Z

Le laboratoire Ampère propose un séminaire dans le cadre de l'école doctorale EEA, organisé par Bruno Allard et Xavier BOMBOIS.
Il aura lieu le 21/04/2026 à 13h à l'INSA de Lyon, bâtiment Léonard de Vinci, 3e étage.

Résumé :
With the world moving towards renewable energy resources AC versus DC debate comes back. Rapidly developing power electronic systems help us exchange power across DC and AC interfaces. State of the art power converters used to link DC output based renewable systems to grid come with several issues : (i) complexity of the product (ii) limited conversion efficiency (iii) requirement of central energy storge systems (ESS). When these converters keep feeding excess energy back to the grid it brings the potential issue of grid-stability.
Given that solar/wind outputs are DC, industry has chosen to combine SPWM based inverters with MPPT based DC-DC converters and battery banks. Today, lighting, whiteware and infotainment industries develop consumer products where line frequency disappears in the rectifier blocks, where AC line frequency or voltage regulation is not a concern. This case justifies moving into a DC world dominated by DC (micro) grids and DC powered consumer products. In DC systems, rectifier losses are primarily eliminated. Most ‘inverter driven” white goods and lighting systems do not require a precise DC rail. By combining these two advantages, together with battery-free distributed energy storage, electrical industry can justify the advantage of DC systems, with (a) increased efficiency (b) less components for reliability (c) less battery storage for environmental friendliness.
After 2000, supercapacitor (SC) industry has grown with over 1200 manufacturers and over 60k employees and a growth rate of 2.83%. Today single cell SCs come in four families with device sizes from fractional farads to over 100,000 F. Given that their equivalent series resistances are one order lower than lithium based rechargeable batteries SCs allow very high charge/discharge currents without overheating.
These high temperature capable SCs combined with ohms order loop resistances they create large time constant circuits. For example, 1 F SC combined with a 1-ohm loop resistance creates a circuit with a time constant (τ) of 1 second. This 3V rated SC comes with a storge capacity of 4.5 joules, compared with a 1 µF, 100V capacitor with a storage capacity of only 5 mJ forming a τ of 1µs. A common 3 V rated SC of 3000F comes with an energy storge capability of 13.5 kJ or 3.75 Wh. A larger SC of 100,000 F could store over 65 Wh. This practical scenario leads to consider these devices to be used in power converters with built in short/medium term energy storage and transient over voltage and over-current protection systems. These new Supercapacitor Assisted (SCA) converters and protection systems combined with DC powered consumer systems help us eliminate the three main issues (i) to (iii).
Presentation is on the new Supercapacitor Assisted (SCA) design approach for more efficient, less complex and central energy storge free future converter systems and protection techniques for the DC world. SCA techniques presented will include EMC free low speed DC-DC converters, DC LED lighting, DC whiteware, surge protectors and DC circuit breakers, with a brief introduction to an experimental household hybrid inverter system based on distributed SC energy storage.

Plus d'informations :

Romain Borgna finaliste de Ma thèse en 180 secondes

Arnaud Lelevé — 2026-03-09T17:49:56Z

Romain Borgna, doctorant à Ampère, participera à la finale locale du concours "Ma thèse en 180 secondes", le 12 mars prochain dans le grand amphithéâtre de l'Université de Lyon. Son sujet de thèse :

RFID impulsionnelle en contexte multi-étiquette : processus d'anticollision et apprentissage de canal

La soirée est ouverte à tous et toutes, en accès gratuit, sur inscription :

https://www.universite-lyon.fr/ma-these-en-180-secondes-2026-decouvrez-nos-finalistes-et-assistez-a-la-finale-locale-universite-de-lyon-405999.kjsp

Retrouvez aussi plus d'information dans l'article de Lyon Capitale.

Un résumé : La technologie d'Identification RadioFréquence (RFID) est largement utilisée dans l'industrie et le commerce pour sa capacité à identifier rapidement les objets munis d'une étiquette RFID présents dans l'environnement grâce à des ondes radios, émise par un appareil appelé lecteur RFID. Il a été mis en évidence que les ondes classiquement utilisées pour communiquer, des ondes sinusoïdales, ne sont pas optimales pour télé-alimenter les étiquettes, lorsque celles-ci n'ont pas de batteries embarquées. Utiliser des ondes avec un grand PAPR (Peak to Average Power ratio) permet d'augmenter la distance à laquelle on peut lire les étiquettes. Ces formes d'ondes ont la particularité d'avoir des spectres composés de plusieurs fréquences, permettant d'exploiter également la diversité fréquentielle du milieu de communication lors de l'interrogation de l'étiquette. Cependant, ces formes d'ondes complexifient la réception de la réponse de l'étiquette. En effet, l'étiquette répond par rétromodulation de l'onde émise par le lecteur et sa réponse est donc présente sur chaque fréquence utilisée.
L'enjeu de mon travail est de mettre en place une architecture de lecteur capable de décoder des réponses d'étiquettes en utilisant l'information présente à chaque fréquence de communication. Pour ce faire, le signal en provenance de l'étiquette est démodulé de sorte à isoler un signal contenant la réponse de l'étiquette sur chaque fréquence. Ces signaux sont alors additionnés selon une procédure qui maximise le rapport signal sur bruit du signal résultant, permettant ainsi de maximiser l'information contenu dans le signal final. Ce signal est ensuite décodé pour connaitre l'identifiant de l'étiquette.
Si plusieurs étiquettes répondent en même temps, les signaux obtenus présentent une collision des réponses d'étiquettes, nécessitant de savoir isoler la réponse de chaque étiquette. Dans ce cas, la diversité fréquentielle des formes d'ondes impulsionnelles permet d'obtenir des signaux avec un « niveau de collision » différent sur chaque fréquence, ouvrant la possibilité d'isoler plus facilement les réponses de chaque étiquettes.

19/03/2026 - Zaman YAZBECK

Arnaud Lelevé — 2026-03-03T16:37:12Z

Zaman YAZBECK a soutenu sa thèse le 19/03/2026 à 10h30.
Lieu : amphithéâtre Marc Seguin de l'INSA Lyon, 27 Av. Jean Capelle O, 69100 Villeurbanne

Production efficace et rentable d'hydrogène pour la décarbonation : Modélisation, mise en oeuvre et
validation de solutions de pronostic et de gestion de l'état de santé pour l'électrolyse à oxyde solide.

Jury :
Rapporteurs :
M. Thierry Poinot, Professeur des Universités, Université de Poitiers, LIAS
M. Dani Juričić, Professeur des Universités, University of Nova Gorica Slovénie, Jožef Stefan Institute

Examinateurs :
Mme. Marie-Cécile Péra, Professeur des Universités, Université Marie et Louis Pasteur, FCLAB / FEMTO-ST
M. Bertrand Morel, Dr. Ingénieur de Recherche LITEN, CEA Grenoble, Examinateur

Encadrement :
M. Minh Tu Pham, Professeur des Universités, Ampère INSA Lyon, directeur de thèse
M. Federico Bribiesca Argomedo, Maître de Conférences, Ampère INSA Lyon, co-encadrant

Invités :
Mme. Pauline Kergus, Chargée de Recherche, Université Marie et Louis Pasteur, LAPLACE, CNRS
M. Vincent Dimitriou, Digital Technologies Manager, GENVIA

Résumé :
Les cellules d'électrolyse à oxyde solide (SOEC) offrent une production d'hydrogène à haut rendement et faible empreinte carbone, mais leur déploiement industriel reste limité par la complexité multi-physique, les enjeux de durabilité et la difficulté d'observer les états internes avec peu de capteurs. Cette thèse propose un cadre méthodologique de PHM basé sur la modélisation, combinant modélisation dynamique, identification de paramètres, planification optimale d'expériences et diagnostic de défauts.

Un modèle global (à paramètres localisés) 0D d'un empilement de cellules (« stack ») est développé, couplant électrochimie, bilans de masse gazeuse et une description thermique réduite cohérente avec les mesures. L'identifiabilité pratique est évaluée via des équations de sensibilité. Des algorithmes de Levenberg-Marquardt tronqué et de Gauss-Newton sont ensuite utilisés pour identifier les paramètres, en s'appuyant sur la SVD d'une matrice de sensibilité normalisée afin de sélectionner les directions les plus identifiables et d'estimer les intervalles de confiance. La méthode est validée sur des données simulées puis expérimentales.

À partir de ce modèle identifié, un filtre de Kalman non linéaire de type « square-root Unscented Kalman Filter » est conçu pour reconstruire les pressions partielles internes des gaz, la température du stack et les écarts de débit d'alimentation en combustible à partir d'un nombre limité de mesures (tension de stack, température de sortie de l'air et débit de sortie d'hydrogène). Des seuils adaptatifs sont ensuite utilisés pour détecter et distinguer la raréfaction de vapeur et d'hydrogène au niveau du stack, avec validation sur des données expérimentales de SOEC. Enfin, les dynamiques rapides associées aux perturbations opérationnelles sont mises en regard des dynamiques lentes associées au vieillissement afin d'analyser leur interaction et de préparer un cadre unifié de diagnostic en conditions de dégradation.

Dans l'ensemble, cette thèse propose une méthodologie cohérente orientée PHM, améliorant la fiabilité, la sécurité et la capacité de diagnostic d'électrolyseurs SOEC pour la production industrielle d'hydrogène à haute température.

Mots-clés : Solid oxide electrolyzer (SOEC), diagnostic, modélisation, estimation de paramètres, analyse
de sensibilité, filtre de Kalman non linéaire.

Grégory Bataillou a publié un article sur The...

Arnaud Lelevé — 2026-02-05T13:18:52Z

Encore bravo Grégory pour ce bel article, très bien amené et avec des éléments de contexte qui permettent bien de cerner les enjeux. L'article bénéficie déjà d'une belle audience car il affiche déjà près de 2900 vues !

Aujourd'hui, jusqu'à 80 % de l'électricité d'une station d'épuration sert uniquement à injecter de l'air. Indispensable pour activer les bactéries qui dégradent la matière organique, cette aération constitue aussi le principal poste énergétique du traitement des eaux usées.
Une autre approche consiste à utiliser des bactéries dites “électriques”, capables de transférer leurs électrons vers des matériaux conducteurs. En se développant sur des biofiltres en carbone, elles peuvent traiter l'eau sans injection d'air continue, avec des besoins énergétiques nettement réduits et un fonctionnement passif.

Cette piste fait l'objet de recherches à Centrale Lyon, au sein du Laboratoire Ampère.

👉Un article de Gregory Bataillou à découvrir ici : https://theconversation.com/une-piste-vers-des-stations-de-traitement-deau-plus-sobres-en-energie-grace-aux-bacteries-electriques-273287

Renouvellement de la chaire Transport et logistique du futur

Arnaud Lelevé — 2026-01-20T17:51:00Z

Renault Trucks a renouvelé son engagement auprès de la Fondation INSA Lyon pour les 5 prochaines années. Cet engagement se traduit par des bourses pour les élèves, le soutien des dispositifs de l'Institut Gaston Berger en faveur de la diversité, et par une chaire de recherche intitulée "Transport et logistique du futur : décarbonation, digitalisation et innovation", portée par Éric Bideaux, chercheur au laboratoire Ampère.

Toutes nos félicitations à Eric !

Ampère a participé aux Entretiens Jacques Cartier 2025 à la I-Factory

Arnaud Lelevé — 2026-01-20T17:49:26Z

Théo Le Berre, Julien Marchalot et Marie Frenea-Robin ont participé au showroom des technologies lundi 6 octobre à la I-Factory (La Doua, Villeurbanne), dans le cadre du colloque "Innover en technologies médicales : pour une santé accessible, équitable et personnalisée" (entretiens Jacques Cartier).

Ils ont présenté les travaux autour de l'électrochimiothérapie (ECT) du pancréas menés en collaboration avec le Professeur Frédéric Prat de l'Hôpital Beaujon (AP-HP), l'ILM et le LGEF, comprenant le développement d'un applicateur pour l'ECT compatible avec un échoendoscope (participation de l'entreprise Statice en tant que prestataire).

Ces travaux bénéficient du soutien de l'ITMO Cancer d'Aviesan (projet Pacte) et de celui de l'AP-HP (Booster innovation) et font suite au projet Inter Carnot (AP-HP et Ingenierie@Lyon) IMPULSE.

Renouvellement de la chaire Transport et logistique du futur

Arnaud Lelevé — 2026-01-20T17:46:03Z

Toutes nos félicitations à Eric !