Combustion assistée par hydrogène et radicaux générés par plasmas non thermiques

par Elise El Ahmar

Thèse de doctorat en Génie des procédés. Plasmas

Sous la direction de Jean-Marie Cormier et de Ahmed Khacef.

Soutenue en 2007

à Orléans .

mots clés

• Plasmas (gaz ionisés)
• Combustion
• Hydrocarbures

Résumé

La lutte contre la pollution produite par les véhicules automobiles a induit de nombreuses recherches orientées vers l’amélioration des techniques de combustion. Une nouvelle technologie basée sur le traitement plasma des gaz à l'admission semble pouvoir améliorer le fonctionnement des moteurs thermiques et diminuer la pollution. La technique consiste à enrichir en hydrogène (H2) le mélange air-méthane (CH4) avant son admission dans le moteur. L’objectif de ce travail a été la conception et la réalisation de deux réacteurs plasmas à décharges glissantes fonctionnant à la pression atmosphérique destinés à la production de gaz de synthèse (CO+H2). Une étude paramétrique (débit, puissance électrique et concentration initiale de CH4) a été menée sur les deux réacteurs afin de montrer leurs efficacités pour la conversion de CH4 et la production de H2. Une concentration maximale de H2 de 20% a été obtenue à la sortie du réacteur plasma. Les résultats expérimentaux ont été comparés à un modèle thermodynamique qui a permis de montrer que seulement 35 à 45% du gaz injecté est effectivement traité par la décharge. Des études cinétiques et physico-chimiques (couplage d’un modèle d’écoulement à un modèle cinétique) ont été menées pour une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu dans le plasma. Les essais sur le banc moteur ont montré une réduction des émissions des oxydes d’azote et des hydrocarbures imbrulés et une augmentation des émissions du monoxyde de carbone.

Titre traduit

Combustion assisted by hydrogen and radicals generated by non thermal plasma

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