Oxydation de l'éthanol sur catalyseurs de postcombustion automobile

Oxydation de l'éthanol sur catalyseurs de postcombustion automobile PDF Author: Altair Marques da Silva
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Pages : 298

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CE TRAVAIL EST CONSACRE A LA PREPARATION ET A LA CARACTERISATION DE CATALYSEURS TROIS VOIES DE POSTCOMBUSTION AUTOMOBILE A BASE DE METAUX NOBLES (PT ET RH) DEPOSES SUR AL#2O#3 EVENTUELLEMENT MODIFIEE PAR L'AJOUT DE CEO#2 OU DE LA#2O#3, DESTINES A L'OXYDATION DE L'ETHANOL. LA TRANSFORMATION DE L'ETHANOL SUR LES SUPPORTS OXYDES SEULS MONTRE L'APPARITION DE PRODUITS TELS QUE L'ACETALDEHYDE, LE DIETHYLETHER ET L'ETHYLENE. L'ADDITION DE METAUX SUR CES SUPPORTS OXYDES FAVORISE L'OXYDATION TOTALE DE L'ETHANOL, MAIS L'ACETALDEHYDE DEMEURE LE PRINCIPAL PRODUIT SECONDAIRE. LA COMPARAISON DES PERFORMANCES DE DIFFERENTS METAUX MONTRE QUE LE PT EST LE PLUS ACTIF (PT>PD>RH) ET LE PLUS SELECTIF, LA PRODUCTION D'ALDEHYDE AUGMENTANT SELON LA SEQUENCE PT

Réactions de la vapeur d'eau en catalyse de post-combustion automobile

Réactions de la vapeur d'eau en catalyse de post-combustion automobile PDF Author: Jacques Barbier
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Languages : fr
Pages : 174

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CE TRAVAIL A EU POUR BUT D'ETUDIER LE ROLE OXYDANT DE L'EAU PENDANT LES PHASES RICHES (PAUVRES EN O#2) EN CATALYSE DE POST-COMBUSTION AUTOMOBILE. LES REACTIONS DE VAPOREFORMAGE DU METHANE, DU PROPENE ET DU PROPANE AINSI QUE LA REACTION DE WATER GAS SHIFT ONT ETE REALISEES EN PRESENCE OU NON D'OXYGENE (OXYVAPOREFORMAGE ET OXYWATER GAS SHIFT) SUR DES CATALYSEURS A BASE DE PLATINE ET DE RHODIUM DEPOSES SUR ALUMINE OU SUR ALUMINE-CERINE. LE PLATINE EST LE METAL ACTIF EN OXYDATION DES HYDROCARBURES EN C#3. IL EST EGALEMENT RESPONSABLE DE LA CONVERSION DU CO PAR WATER GAS SHIFT. LE VAPOREFORMAGE DES HYDROCARBURES EST CATALYSE PAR LE RHODIUM. L'OXYDE DE CERIUM EST UN TRES BON PROMOTEUR DES REACTIONS D'OXYDATION PAR L'EAU. LA DOUBLE INTERACTION PLATINE-RHODIUM ET METAL-CERINE FAIT QUE LA FORMULATION DU CATALYSEUR BIMETALLIQUE PTRHCEA EST LA MIEUX ADAPTEE A LA CONVERSION DES HYDROCARBURES PAR H#2O. DEUX PHENOMENES MAJEURS ENTRAINENT LA DESACTIVATION DES CATALYSEURS AU COURS DES CYCLES D'OXYVAPOREFORMAGE: LE FRITTAGE DES METAUX ET LA PENETRATION DE RHODIUM DANS L'ALUMINE ESSENTIELLEMENT A HAUTE TEMPERATURE EN MILIEU OXYDANT ET L'EMPOISONNEMENT DES CATALYSEURS PAR UN DEPOT CARBONE OCCASIONNE PAR UNE OXYDATION INCOMPLETE DES HYDROCARBURES ET PROVOQUANT UNE CHUTE IMPORTANTE DE L'ACTIVITE EN VAPOREFORMAGE VERS 600C. NEANMOINS CES PHENOMENES DE DESACTIVATION SONT PARTIELLEMENT REVERSIBLES PUISQU'IL EST POSSIBLE DE REGENERER L'ACTIVITE VAPOREFORMANTE PAR UN TRAITEMENT REDUCTEUR A HAUTE TEMPERATURE (FRITTAGE) OU OXYDANT A BASSE TEMPERATURE (DEPOT CARBONE)

Développement de catalyseurs plurimétalliques multifonctionnels pour l'oxydation électrocatalytique de l'éthanol dans une pile à oxydation directe (DEFC)

Développement de catalyseurs plurimétalliques multifonctionnels pour l'oxydation électrocatalytique de l'éthanol dans une pile à oxydation directe (DEFC) PDF Author: Séverine Rousseau
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Languages : fr
Pages : 229

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Les problèmes climatiques liés aux rejets dans l'atmosphère et l'épuisement des ressources pétrolières nécessitent une modification des pratiques énergétiques dans les années à venir. Cette modification passe par le développement de nouvelles sources d'énergie propre telle que la pile à combustible. L'éthanol représente un candidat intéressant au regard de sa grande disponibilité, de sa faible toxicité et de sa grande énergie spécifique. L'éthanol peut être directement oxydé à l'anode d'une pile à membrane échangeuse de protons (PEMFC), mais son adsorption dissociative sur les sites de platine conduit à la formation d'espèces poisons responsables de la faible activité des catalyseurs. Cette étude s'est donc portée sur la préparation de systèmes plurimétalliques à base de platine par voie colloïdale. Les techniques électrochimiques ont pu mettre en évidence une diminution de la surtension anodique de 200 mV avec des catalyseurs Pt-Sn et Pt-Sn-Ru supportés sur Vulcan XC-72. Une étude par spectroscopie infrarouge de réflexion couplée à des analyses par chromatographie des produits de réaction a permis d'affiner le mécanisme de la réaction sur les systèmes Pt et Pt-Sn. Le système le plus actif apparaît être le catalyseur Pt-Sn de composition atomique (90 :10) chargé à 60% en masse. Ces conclusions ont été confirmées lors des tests en pile à combustion directe d'éthanol avec une densité de puissance maximale de 62 mW.cm-2 à 100ʻC. Des anodes de grande surface ont pu être préparées, montrant une bonne activité et une bonne stabilité en conditions piles à combustible.

Préparation et caractérisation de catalyseurs de post-combustion automobile

Préparation et caractérisation de catalyseurs de post-combustion automobile PDF Author: Ahmed Fakche
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Pages : 135

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CE TRAVAIL EST CONSACRE A LA PREPARATION ET A LA CARACTERISATION DE CATALYSEURS A BASE DE PLATINE DESTINE A LA POST-COMBUSTION AUTOMOBILE. CEUX-CI ONT ETE CARACTERISES PAR LEUR RESISTANCE AU FRITTAGE ET PAR LEUR ACTIVITE POUR DEUX REACTIONS MODELES REPRESENTATIVES DES REACTIONS RECHERCHEES DANS LES POTS CATALYTIQUES: L'OXYDATION D'UN MELANGE PROPANE-PROPENE ET LA REDUCTION DU MONOXYDE D'AZOTE PAR LE MONOXYDE DE CARBONE. DANS LES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT DES POTS CATALYTIQUES LA PHASE ACTIVE DES CATALYSEURS ATTEINT RAPIDEMENT UN ETAT DE DISPERSION TRES FAIBLE. CEPENDANT, LA PRESENCE D'OXYDE DE LANTHANE, BARYUM OU CERIUM SUR L'ALUMINE RETARDE L'AGGLOMERATION DES PARTICULES DE METAL. L'ADDITION DE RHODIUM, LEQUEL EST PRECONISE POUR LA REDUCTION DES OXYDES D'AZOTE, PEUT CONDUIRE A DES EFFETS OPPOSES SUR L'ACTIVITE DU PLATINE DEPOSE SUR ALUMINE-CERINE EN OXYDATION DU PROPANE, SUIVANT LE MODE DE PREPARATION: LA COIMPREGNATION DES DEUX METAUX SE TRADUIT PAR UNE INHIBITION DE L'ACTIVITE DU PLATINE ALORS QUE L'ADDITION DU RHODIUM PAR UNE METHODE D'OXYDOREDUCTION PRODUIT L'EFFET INVERSE. LA CARACTERISATION DE CES DEUX TYPES DE CATALYSEURS BIMETALLIQUES PAR DIVERSES TECHNIQUES MONTRE QUE LES ESPECES METALLIQUES SUPERFICIELLES SONT DIFFERENTES SUR LES ECHANTILLONS PREPARES SUIVANT LES DEUX TECHNIQUES

Effet du soufre en catalyse trois voies de post-combustion automobile/ par Magali Prouzat

Effet du soufre en catalyse trois voies de post-combustion automobile/ par Magali Prouzat PDF Author: Magali Prouzat
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LES DIFFERENTS POINTS ETUDIES CONCERNANT LES EFFETS DU SOUFRE EN CATALYSE TROIS-VOIES, SONT L'INFLUENCE DU DIOXYDE DE SOUFRE SUR L'ACTIVITE DES CATALYSEURS EN OXYDATION DU PROPENE ET DU PROPANE, LA CARACTERISATION PAR REDUCTION A TEMPERATURE PROGRAMMEE (RTP) SOUS HYDROGENE DE CATALYSEURS SULFATES ET ENFIN, L'INFLUENCE DES SULFATES SUR LA CAPACITE DE STOCKAGE D'OXYGENE (OSC) DE CATALYSEURS SUPPORTES SUR ALUMINE-CERINE ET CERINE-ZIRCONE. L'ACTIVITE DU PLATINE DEPOSE SUR ALUMINE, ALUMINE-CERINE OU CERINE-ZIRCONE EST EXALTEE EN OXYDATION DU PROPANE EN PRESENCE DE SO 2. CET EFFET PROMOTEUR SERAIT LIE A L'APPARITION DE NOUVEAUX SITES PERMETTANT L'ADSORPTION DISSOCIATIVE DU PROPANE, ETAPE LIMITANTE DE LA REACTION D'OXYDATION. CES NOUVEAUX SITES SERAIENT LES SULFATES (OU SO X) FORMES SUR LE PLATINE ET SUR LE SUPPORT. DANS LE CAS DES CATALYSEURS A BASE DE PALLADIUM, SEUL LE SUPPORT CERINE-ZIRCONE PERMET DE PROMOUVOIR L'ACTIVITE DE CE METAL EN OXYDATION DU PROPANE. LA CARACTERISATION PAR RTP DES CATALYSEURS A MONTRE QUE LE TAUX DE SULFATATION EST SUPERIEUR SUR ALUMINE-CERINE COMPAREE A LA CERINE-ZIRCONE. SUR PT/AL 2O 3-CEO 2, LE PIC DE REDUCTION DES SULFATES EST LARGE (300-600\C) ET CORRESPOND A LA REDUCTION DE SULFATES DE CERIUM ET D'ALUMINIUM. EN REVANCHE, DEUX PICS APPARAISSENT SUR PT/CEO 2-ZRO 2 : L'UN VERS 200\C LIE A LA REDUCTION DES SULFATES DE CERIUM DE SURFACE, L'AUTRE A 450\C CORRESPONDANT A LA REDUCTION DE SULFATES DE CUR. EN PRESENCE DE PROPANE, LE CONTROLE DE LA COMPOSITION DU MELANGE OXYDANT/REDUCTEUR A LA STCHIOMETRIE PERMET DE LIMITER LA SULFATATION DU CATALYSEUR. LE SOUFRE STOCKE SUR LES CATALYSEURS INHIBE LES OSC A BASSE TEMPERATURE (300-400\C), CET EFFET AUGMENTANT AVEC LE TAUX DE SULFATATION. EN REVANCHE, A 600\C

DETERMINATION ET DOSAGE DES METAUX PRECIEUX CONTENUS DANS LES CATALYSEURS DE POST COMBUSTION AUTOMOBILE PAR VOIE ELECTROCHIMIQUE

DETERMINATION ET DOSAGE DES METAUX PRECIEUX CONTENUS DANS LES CATALYSEURS DE POST COMBUSTION AUTOMOBILE PAR VOIE ELECTROCHIMIQUE PDF Author: MAHY.. DIAW
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UNE METHODE ELECTROCHIMIQUE DEJA EPROUVEE DANS NOTRE LABORATOIRE, LA METHODE DE L'ELECTRODE A PATE DE CARBONE PERMET D'ETUDIER DES COMPOSES SOLIDES: LES IDENTIFIER ET LES TITRER. DANS LE CAS DES PLATINOIDES, LA DIFFICULTE POUR REALISER CE TYPE D'ETUDE RESIDE DANS LE CHOIX DE L'ELECTROLYTE. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A L'ETABLISSEMENT DES CONDITIONS OPERATOIRES POUR L'ETUDE DU COMPORTEMENT ELECTROCHIMIQUE DU PLATINE, DU PALLADIUM, DU RHODIUM ET DE LEURS DERIVES. IL S'AGIT DE TROUVER DES ELECTROLYTES QUI, EN FORMANT DES COMPLEXES AVEC CES ELEMENTS FAVORISENT L'ABAISSEMENT DE LEUR POTENTIEL D'OXYDATION. NOUS AVONS CHOISI LE MILIEU ACIDE SULFURIQUE POUR LE RHODIUM ET LE MILIEU ACIDE CHLORHYDRIQUE POUR LE PALLADIUM ET LE PLATINE. LE PALLADIUM A ETE IDENTIFIE POUR PLUSIEURS FORMES CHIMIQUES (METAL, OXYDE ET SELS) ALORS QUE POUR LE RHODIUM ET LE PLATINE, LES ESPECES IDENTIFIABLES SONT TRES LIMITEES. POUR LE PALLADIUM, NOUS AVONS DEFINI LES CONDITIONS D'UNE DETERMINATION QUANTITATIVE A PARTIR DE L'AIRE DES PICS ENREGISTRES SUR LES COURBES INTENSITE-POTENTIEL. LA DEUXIEME PARTIE EST CONSACREE A LA DETERMINATION DU PALLADIUM CONTENU DANS LES CATALYSEURS AUTOMOBILE. NOUS AVONS MONTRE QUE DANS UN CATALYSEUR NEUF, LE PALLADIUM EST METALLIQUE ET LES VOLTAMPEROGRAMMES REVELENT LA PRESENCE DE FER(II). APRES DES TRAITEMENTS THERMIQUES, A CERTAINES TEMPERATURES, EN PARTIE DU PALLADIUM METALLIQUE S'OXYDE. CES DERNIERS RESULTATS, COMPARES AVEC CEUX OBTENUS AVEC UN CATALYSEUR USAGE MONTRENT QUE CE DERNIER EST COMPOSE, DE FACON HETEROGENE DE PALLADIUM (0) ET D'OXYDE DE PALLADIUM. ENFIN, NOUS AVONS MONTRE, EN VUE DE SON RECYCLAGE, QUE LE PALLADIUM DU CATALYSEUR NEUF PEUT ETRE MIS, EN MILIEU ACIDE CHLORHYDRIQUE, SOUS SA FORME SOLUBLE ET EXTRACTIBLE, LE PALLADIUM(II)

OXYDATION SUR CATALYSEUR TROIS VOIES DES DIFFERENTS HYDROCARBURES ET DERIVES OXYGENES PRESENTS DANS UN GAZ D'ECHAPPEMENT ISSU D'UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE

OXYDATION SUR CATALYSEUR TROIS VOIES DES DIFFERENTS HYDROCARBURES ET DERIVES OXYGENES PRESENTS DANS UN GAZ D'ECHAPPEMENT ISSU D'UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE PDF Author: Jean-Michel Bart
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Languages : fr
Pages : 242

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CETTE THESE A POUR OBJET L'ETUDE DE LA REACTIVITE SUR UN CATALYSEUR TROIS-VOIES (PT/RH SUPPORTE SUR ALUMINE DOPEE PAR DE LA CERINE) DE DIVERS HYDROCARBURES ET DERIVES OXYGENES EN MELANGE STCHIOMETRIQUE, POUR UNE COMPOSITION AUSSI PROCHE QUE POSSIBLE DE LA COMPOSITION REELLE D'UN GAZ D'ECHAPPEMENT ISSU D'UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE. UN PREMIER ENSEMBLE DE RESULTATS NOUS A NOTAMMENT PERMIS D'ETABLIR UN CLASSEMENT DES HYDROCARBURES ET DERIVES EN FONCTION DE LEUR REACTIVITE. NOUS AVONS MONTRE LE CARACTERE INHIBITEUR SUR L'OXYDATION DES HYDROCARBURES DE CERTAINS AUTRES COMPOSES (O#2, NO) PRESENTS DANS LE MELANGE REACTIONNEL. IL EST EGALEMENT APPARU QU'EN MILIEU DEFICITAIRE EN OXYGENE, LES HYDROCARBURES SONT ELIMINES PAR LA VAPEUR D'EAU (REACTION DE VAPOREFORMAGE). LES CATALYSEURS DE POST-COMBUSTION AUTOMOBILE SONT SOUMIS A DES CONTRAINTES THERMIQUES SEVERES; LES HAUTES TEMPERATURES ENTRAINENT UNE BAISSE DE L'ACTIVITE CATALYTIQUE PAR FRITTAGE. NOUS AVONS PAR CONSEQUENT ETUDIE COMMENT SONT AFFECTEES LES DIFFERENTES REACTIONS D'OXYDATION DES HYDROCARBURES EN FONCTION DU VIEILLISSEMENT DU CATALYSEUR. AINSI D'UNE PART, LE TAUX DE CONVERSION DES HYDROCARBURES DIMINUE D'AUTANT PLUS QUE LE TRAITEMENT THERMIQUE SUBI PAR LE CATALYSEUR EST SEVERE ET D'AUTRE PART L'OXYDATION DES HYDROCARBURES ET UNE REACTION SENSIBLE A LA STRUCTURE. LES GAZ D'ECHAPPEMENT REELS CONTENANT DU DIOXYDE DE SOUFRE EN FAIBLE QUANTITE (10 PPM ENVIRON), LA DERNIERE PARTIE DE CE TRAVAIL A ETE CONSACREE A L'ETUDE DE L'INFLUENCE DE SO#2 SUR L'OXYDATION DES HYDROCARBURES. NOUS AVONS AINSI MIS EN EVIDENCE UNE PROMOTION DE L'OXYDATION DES ALCANES A COURTE CHAINE ET UNE INHIBITION DE CELLE DES AUTRES HYDROCARBURES TESTES, QUE CE SOIT EN MELANGE STCHIOMETRIQUE OU OXYDANT

Modification de catalyseurs à base de palladium en post-combustion automobile

Modification de catalyseurs à base de palladium en post-combustion automobile PDF Author: Boujemâa Kellali
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Languages : fr
Pages : 130

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CETTE ETUDE PORTE SUR LA PREPARATION ET LA CARACTERISATION DE CATALYSEURS DE POST-COMBUSTION AUTOMOBILE A BASE DE PALLADIUM MODIFIE PAR DIFFERENTS ELEMENTS METALLIQUES PAR DEUX TECHNIQUES: LA COIMPREGNATION DES SELS PRECURSEURS ET LES IMPREGNATIONS SUCCESSIVES DES DEUX METAUX AVEC UNE ETAPE INTERMIDIARE DE REDUCTION, CETTE DERNIERE METHODE PERMETTANT DE LIMITER LA FORMATION D'ALLIAGE DANS LE CAS DES PLATINE-RHODIUM/ALUMINE-CERINE. LA CARACTERISATION DE CATALYSEURS MONOMETALLIQUES A BASE DE PALLADIUM EN OXYDATION DES HYDROCARBURES PROPANE-PROPENE ET EN REDUCTION DE NO PAR CO, REACTIONS CARACTERISTIQUES DES POTS CATALYTIQUES, MET EN EVIDENCE UN OPTIMUM POUR UNE DISPERSION VOISINE DE 40 A 50%. LE CHLORE INTRODUIT LORS DE L'IMPREGNATION DES PRECURSEURS EMPOISONNE FORTEMENT L'ACTIVITE DES CATALYSEURS. DE MEME, LA PRESENCE D'EAU INHIBE L'OXYDATION DIRECTE DES HYDROCARBURES. L'ASSOCIATION DU PALLADIUM ET DE METAUX REPUTES ACTIFS POUR L'EPURATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT (PLATINE, OR), CONDUIT A DES CATALYSEURS BIMETALLIQUES GENERALEMENT MOINS PERFORMANTS QUE LES CATALYSEURS MONOMETALLIQUES QUELLE QUE SOIT LA METHODE DE PREPARATION UTILISEE. PAR EXEMPLE, L'INTRODUCTION DU PLATINE ET DU PALLADIUM SUR UN MEME SUPPORT ALUMINE-CERINE, INDUIT UNE BAISSE DE L'ACTIVITE DU PLATINE EN OXYDATION DU PROPANE ET DE L'ACTIVITE DU PALLADIUM EN OXYDATION DU METHANE. CETTE INHIBITION DE L'ACTIVITE RESULTERAIT DE LA FORMATION D'ESPECES BIMETALLIQUES, LAQUELLE INTERVIENDRAIT AU COURS DE L'ACTIVATION DES CATALYSEURS ET (OU) LORS DE L'INTRODUCTION DU SECOND METAL (IMPREGNATIONS SUCCESSIVES) PAR REACTION D'OXYDO-REDUCTION DIRECTE ENTRE LE PALLADIUM PREREDUIT ET L'AJOUT METALLIQUE. L'INFLUENCE DE LA METHODE DE PREPARATION EST APPARUE LORS DE LA MODIFICATION DU PALLADIUM PAR DES AJOUTS TELS QUE AG, RU, CU, ET CO, DONT LA PRINCIPALE PROPRIETE RECHERCHEE EST UN POTENTIEL DE REDUCTION STANDARD INFERIEUR A CELUI DU PALLADIUM. EN EFFET, LA COIMPREGNATION DES DEUX METAUX CONDUIT GENERALEMENT A UNE INHIBITION DE L'ACTIVITE OXYDANTE DU PALLADIUM. EN REVANCHE, LES CATALYSEURS BIMETALLIQUES PREPARES PAR IMPREGNATIONS SUCCESSIVES PEUVENT PRESENTER UNE ACTIVITE SUPERIEURE A CELLE DU PALLADIUM, EN PARTICULIER APRES VIEILLISSEMENT THERMIQUE. ENFIN, CETTE DERNIERE TECHNIQUE DE PREPARATION PERMET D'AMELIORER L'ACTIVITE ET LA SELECTIVITE DES CATALYSEURS VIEILLIS EN REDUCTION DE NO PAR CO. CET EFFET PROMOTEUR RESULTERAIT DU DEPOT DU DEUXIEME METAL SUR LES SITES DE CERINE REDUITS DU CATALYSEUR PARENT, LIMITANT AINSI L'INTERACTION ENTRE LES DEUX METAUX

Ethanol et moteur Diesel

Ethanol et moteur Diesel PDF Author: Jean-Baptiste May-Carle
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Languages : fr
Pages : 0

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Les mélanges GtL/EMHC/éthanol ont un potentiel important comme carburant alternatif pour moteur Diesel.Néanmoins, l'utilisation de ce type de biocarburant en moteur Diesel nécessite une connaissance précise de la cinétiqued'oxydation de ses différents constituants.Une étude bibliographique approfondie a permis de sélectionner quatre espèces modèles représentatives des mélangesGtL/EMHC/éthanol : le n-décane, l'iso-octane, l'octanoate de méthyle et l'éthanol. L'oxydation de mélanges de cesespèces modèles a ensuite été étudiée en réacteur auto-agité à haute pression (10 atm), pour trois richesses (0,5 ; 1 et 2) etsur un large domaine de température (550-1150 K). L'analyse des échantillons par chromatographie en phase gazeuse apermis de quantifier les principaux produits issus de l'oxydation des mélanges étudiés. Un mécanisme cinétique détaillécapable de reproduire l'oxydation des mélanges n-décane/iso-octane/octanoate de méthyle/éthanol a ensuite été mis aupoint. Les prédictions du modèle reproduisent de manière satisfaisante les résultats expérimentaux sur toute la gamme derichesse et de température testée en réacteur auto-agité. L'analyse du modèle a également permis de déterminer les voiesréactionnelles prépondérantes en fonction de la composition des mélanges.Enfin, la combustion de mélanges GtL/EMAG/éthanol a été étudiée en moteur monocylindre Diesel. Cette phased'essais, incluant une analyse approfondie des émissions non réglementées, a permis d'observer l'influence de laformulation des carburants sur l'initiation de la combustion et sur la composition des gaz d'échappements.

Étude de l'oxydation de l'éthanol en milieu alcalin sur des catalyseurs de RuNi

Étude de l'oxydation de l'éthanol en milieu alcalin sur des catalyseurs de RuNi PDF Author: Josée-Anne Côté
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ISBN: 9780494494813
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Languages : fr
Pages : 192

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Alors que la consommation d'énergie augmente et que les sources d'énergies actuelles s'épuisent, de nouvelles sources d'énergie, moins polluantes, doivent être développées. Les piles à combustibles font parti des sources d'énergies prometteuses. Parmi celles-ci, les DAFCs (Direct Alcohol Fuel Cells) sont à l'étude et l'éthanol est un combustible intéressant pour son côté écologique. L'oxydation de l'éthanol, lorsqu'elle est complète mène à la formation de dioxyde de carbone et donne 12 électrons. L'acétaldéhyde est reconnu comme étant un intermédiaire de la réaction. Une réaction secondaire peut aussi survenir, menant à la formation d'acide acétique. Actuellement, les catalyseurs les plus utilisés pour réaliser l'oxydation de l'éthanol sont ceux à base de platine. Les catalyseurs de Pt-Sn et de Pt-Ru sont ceux qui sont encore les plus utilisés et les plus étudiés. Ce sont ceux qui présentent la plus grande activité. Cependant, à cause de sa rareté et de son prix élevé, le platine présente des désavantages et les chercheurs tentent de le remplacer. En milieu alcalin, deux matériaux sans platine sont prometteurs pour l'oxydation de l'éthanol et seront étudiés dans ce mémoire. Le premier matériau est composé de fer, de nickel et de cobalt. Ce matériau a été développé et breveté par Bert et Bianchini. Il est vendu sous le nom de HYPERMEC par la compagnie italienne Acta. Comme la reproduction du brevet est difficile et que le matériau obtenu ne contient pas assez de métal pour permettre l'oxydation de l'éthanol en milieu alcalin, d'autres méthodes de synthèses ont été utilisées afin de produire le catalyseur de FeNiCo. Une méthode basée sur la réduction des chlorures métalliques et une synthèse par plasma ont été utilisés afin d'obtenir des matériaux de FeNiCo pouvant être actifs pour l'oxydation de l'éthanol. Aussi, des alliages de FeNiCo disponibles commercialement ont servi pour tenter d'oxyder l'éthanol en milieu alcalin. Malgré tout, ces matériaux aussi se montrent inactifs pour la réaction à l'étude. Comme le FeNiCo ne remplissait pas les espérances que nous avions d'étudier l'oxydation de l'éthanol en milieu alcalin sur un catalyseur ne contenant pas de platine, un autre catalyseur prometteur a été retenu. Le nickel étant reconnu pour permettre l'oxydation de l'éthanol, le deuxième catalyseur étudié en était composé. Ce catalyseur contient aussi du ruthénium. Contrairement au FeNiCo, plus d'un groupe de chercheurs avaient observés l'oxydation de l'éthanol sur le RuNi. En plus des mesures électrochimiques visant à déterminer l'activité des différents catalyseurs de RuNi synthétisés, le EC-MS a été un outil permettant d'observer en temps réel les produits formés lors de l'oxydation de l'éthanol en milieu basique sur ces catalyseurs. Le EC-MS est un appareil qui combine la cellule électrochimique, permettant les mesures électrochimiques, et un spectromètre de masse, utilisé pour la détection des produits en solution. L'appareil utilisé dans ce mémoire a été développé dans notre laboratoire par Patrick Dubé au cours de son doctorat. Alors que, par la voltampérométrie cyclique, il a été possible de montrer un effet synergique du ruthénium et du nickel lors de l'oxydation de l'éthanol, la spectrométrie de masse a permis d'obtenir de l'information supplémentaire. En effet, les produits détectés par le MS sont l'acétaldéhyde et l'acide acétique. Le dioxyde de carbone a aussi été détecté, mais en très faible quantité, montrant la difficulté de briser le lien carbone-carbone présent dans l'éthanol. En comparant des matériaux présentant différents ratios de ruthénium et de nickel, il a pu être observé que l'activité du catalyseur dépend de sa composition. La présence de RuO[indice]3, de RuO[indice]4 et de Ni[indice]2 O[indice]3 diminue la quantité de produits formés lors de l'oxydation de l'éthanol par rapport à la masse de métal présent dans le catalyseur. Bien que l'activité des différents catalyseurs de RuNi ne soit pas la même, le mécanisme par lequel l'oxydation de l'éthanol en milieu alcalin se produit reste le même. Il a aussi été montré que la présence du NiOOH à la surface du catalyseur favorise la voie mécanistique menant à la formation de l'acide acétique par rapport à celle permettant l'oxydation complète de l'éthanol formant du CO[indice]2 . Il reste donc évident que, bien que l'effet synergique du ruthénium et du nickel diminue l'énergie nécessaire au bris du lien carbone-carbone ainsi qu'à l'oxydation de l'éthanol et des intermédiaires de réaction, il est encore plus facile d'oxyder l'éthanol jusqu'à la formation d'acide acétique que de briser le lien carbone-carbone qui aurait pu mener à la production de dioxyde de carbone.