Etude du traitement par décharges électriques à pression atmosphérique de deux molécules modèles : le naphtalène et le méthane : application au traitement d'effluent automobile

par Ange Mfopara

Thèse de doctorat en Génie des procédés et technologies avancées

Sous la direction de Emmanuel Odic.

Soutenue en 2009

à Paris 6 .

mots clés

• Décharge à barrière diélectrique (DBD)
• Pression atmosphérique
• Naphtalène
• Méthane
• Traitement de dépôt

Résumé

Face à une réglementation de plus en plus restrictive vis-à-vis des rejets polluants, les constructeurs automobiles recherchent des procédés de dépollution innovants. Le plasma froid, utilisé seul ou couplé aux systèmes de traitement existants, représente une alternative intéressante, notamment lors de la phase de démarrage à froid. C’est dans cette perspective que s’inscrit ce travail de thèse au cours duquel un réacteur à décharges à barrière diélectrique a été évalué à pression atmosphérique pour l’élimination en phase gazeuse de deux molécules contenues dans un échappement classique : le naphtalène et le méthane. La première partie de l’étude concerne l’oxydation avancée du naphtalène. Le réacteur plasma est efficace pour éliminer le naphtalène de la phase gazeuse à des densités d’énergie inférieures à 100 J/L, avec comme produits majoritaires gazeux CO2 et CO. Les bilans carbone incomplets traduisent la formation d’un dépôt aux parois susceptible d’être traité par la décharge elle-même. Sur la base des résultats expérimentaux, des chemins réactionnels sont proposés pour l'élimination du naphtalène par ce procédé à décharges électriques. La deuxième partie du travail est principalement consacrée à l’étude des cinétiques réactionnelles intervenant lors de la dégradation du méthane. Le taux d'élimination du méthane dans l'azote pur (50%) conduit principalement à la formation de HCN, disparaissant à l'introduction de vapeur d'eau pour former CO et CO2. Dans le cas du traitement en présence d’oxygène, l’adjonction de vapeur d’eau permet d’augmenter le ratio CO2/CO. Des mécanismes réactionnels sont proposés reposant sur des jeux de réactions compétitives.

Titre traduit

Study of the treatment of two model compounds by atmospheric pressure electrical discharges : naphtalene and methane : application for automotive exhaust treatment

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