Etude de modélisation moléculaire de la stabilité des couches passives des aciers inoxydables en milieu CO2 supercritique
Auteur / Autrice : | Anand Kumar | |
Direction : | Boubakar Diawara | |
Type : | Projet de thèse | |
Discipline(s) : | Chimie Physique | |
Date : | Inscription en doctorat le | Soutenance le 19/03/2021 |
Etablissement(s) : | Université Paris sciences et lettres | |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....) | |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de Recherche de Chimie Paris | |
Equipe de recherche : Interfaces, Électrochimie, Énergie (I2E) | ||
établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de chimie (Paris) | ||
Jury : | Président / Présidente : Dominique Costa | |
Examinateurs / Examinatrices : Boubakar Diawara, Jean-François Paul, Jean-Sébastien Filhol, Céline Rémazeilles, Theodorus De bruin | ||
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Paul, Jean-Sébastien Filhol |
Mots clés
Résumé
Le taux d'oxydation de la chromie dans le CO2 SC humidifié est, expérimentalement, plus rapide que dans des conditions anhydres, il est donc nécessaire d'appréhender le rôle de l'hydroxylation de la surface, par rapport à la surface anhydre de Cr2O3. Nous avons donc étudié l'interaction du CO2 avec la surface de la chromie (0001) en présence d'eau. Différents modèles d'hydroxylation de la surface de la chromie (0001), et la voie mécaniste de l'adsorption du CO2 sur la chromie hydroxylée (0001) et de la protonation supplémentaire pour former du bicarbonate ont été explorés. En raison de la barrière d'énergie d'activation élevée et de l'endothermicité, la formation d'espèces de bicarbonate semble interdite thermodynamiquement et cinétiquement. En analysant la réaction inverse pour la formation de bicarbonate, nous avons constaté que la surface hydroxylée adsorbée par le CO2 est assez stable. De plus, l'eau pré-adsorbée sur la surface chromée améliore l'interac tion du CO2 avec la surface. Les études DFT ont fourni des informations détaillées sur les interactions entre le CO2 et les différentes surfaces chromiques. Cependant, ce type de calcul reste limité à des systèmes relativement petits. Pour surmonter cette contrainte, des simulations utilisant le champ de force réactif empirique ReaxFF ont été réalisées. Cependant, comme il n'y a actuellement aucun champ de force disponible pour décrire précisément ces systèmes, nous avons d'abord entrepris une optimisation des paramètres. Plusieurs ensembles de paramètres ont été générés et appliqués pour modéliser l'interaction du CO2 avec la chromie mouillée et sèche. Les résultats préliminaires avec ce champ de force sont présentés.