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Dissertationen zum Thema „Catalyse plasma“
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Jia, Zixian. „Elaboration des matériaux composites nanostructurés Ag, Au/TiO² pour la dépollution des effluents gazeux avec une activation par plasma“. Thesis, Paris 13, 2013. http://www.theses.fr/2013PA132050.
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Au cours de ce travail de thèse, nous avons développé un procédé plasma-catalyse d'élimination de l'acétaldéhyde en utilisant un processus diphasique couplant un catalyseur nano-structuré et a plasma à la pression atmosphérique. L’élaboration du catalyseur nanostructuré a été d'abord étudiée. Puis la performance de dégradation du polluant a été étudiée. Les nanoparticules monodispersées (titane-oxo-alcoxy) sont générées dans le réacteur de sol-gel avec micro-mélange turbulent et déposés sur des plaques de verre ou des billes de verre comme monocouches nanostructurées. Le dépôt de l'argent et de l'or est réalisé par la réduction des ions sous l’irradiation de UV-A. La cinétique de croissance photocatalytiques et de la morphologie des nanoparticules sont étudiés expérimentalement par les méthodes MET, MEB et AFM. Il est également intéressant de discuter du mécanisme de la formation des nanoparticules et d'évaluer son efficacité quantique. Les conclusions expérimentales sont supportées théoriquement par le calcul des spectres d'absorption. Ensuite l'efficacité du processus de couplage d'une décharge à barrière diélectrique et d’un lit fluidisé d'argent et d’or nanostructurés, pour la dégradation d'un polluant modèle (acétaldéhyde CH₃CHO), est étudiée. Dans la première partie, l'efficacité du procédé plasma seul est discutée, en termes de dégradation des polluants et de production de CO et CO₂. Dans la deuxième partie, la dégradation de CH₃CHO ainsi que la production COx sont étudié en fonction du temps de réduction photocatalytique d’Ag+ et d’Au³⁺ ions, qui est liée à la masse d'argent et d’or déposée. Les voies de dégradation des polluants, notamment la chimie homogène dans la phase de plasma et la chimie hétérogène sur la surface, sont discutées. Enfin, la production des sous-produits principaux est présentées et comparées entre les catalyseurs Ag et AuDuring this Phd work, we have developed a plasma-catalytic process of acetaldehyde removal using a diphasic process coupling a nano-structured catalyst and an atmospheric pressure plasma. The elaboration of the nanoparticulate catalyst has been firstly studied. Then its performance coupling with plasma has been investigated. The monodispersed titanium-oxo-alkoxy nanoparticles are generated in the sol-gel reactor with turbulent micromixing and deposited onto glass plates or glass balls as monolayer nanocoatings. The silver and gold deposition is achieved by the ions reduction at UV-A light illumination. The photocatalytic growth kinetics and nanoparticle morphology are studied experimentally by the TEM, SEM and AFM methods. It’s also interesting to discuss the mechanism of the nanoparticles formation and evaluate its quantum efficiency. The drawn conclusions are supported theoretically through the calculation of the absorption spectra. Then the efficiency of the process coupling a dielectric barrier discharge and a fluidized nanostructured silver and gold based bed for the degradation of a model pollutant (acetaldehyde CH₃ CHO) is studied. In the first part, the efficiency of the plasma alone process is discussed, in terms of pollutant removal and CO and CO₂ production. In the second part, CH₃ CHO removal as well as COx production is studied as a function of the photocatalytic reduction time of Ag⁺ and Au³⁺ ions, which is related to the deposited silver and gold mass. The pollutant removal pathways, including homogeneous chemistry in the plasma phase and heterogeneous chemistry on the surface, are discussed. Finally, the production of main by-products is presented and compared between Ag and Au catalysts
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Baudin, François. „Catalyse de NOx assistée par plasma "non thermique"“. Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066416.
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Nguyen, Dinh Minh Tuan. „Oxydation totale du trichloroéthylène par procédé catalyse post-plasma“. Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10182/document.
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Cette étude vise à étudier le procédé innovant de catalyse post-plasma pour l’abattement de faibles teneurs de trichloroéthylène (TCE), présent dans des effluents gazeux, à la pression atmosphérique et à la température la plus basse possible de fonctionnement du catalyseur. L’objectif est de trouver une alternative aux méthodes traditionnelles de remédiation de COVs non adaptées dans ces conditions. Le réacteur Plasma Non Thermique (PNT) utilisé dans ce travail est à multipointes-vers-plaque à décharge luminescente à courant continu. Bien qu’attractif pour la décomposition du TCE du fait de sa facilité d’utilisation et de son faible coût de fonctionnement, il conduit cependant à une oxydation incomplète du COV. Le catalyseur doit palier aux insuffisances du PNT. L’ajout d’un catalyseur à base d’oxyde de manganèse en aval du réacteur PNT à 150°C voire à température ambiante améliore significativement l’efficacité du procédé. Les meilleurs formulations catalytiques minimisent les phénomènes inhibiteurs de l’eau et décomposent fortement l’ozoneThis study concerns the innovative post-plasma catalysis process for abatement of low levels of trichloroethylene (TCE) in gaseous exhausts at atmospheric pressure and at the lowest operating temperature of the catalyst. The aim is to find an alternative to the conventional VOCs remediation methods which are not adapted in these conditions. The Non Thermal Plasma (NTP) reactor used in this work is a direct current luminescent glow discharge multipins to plate reactor. Although attractive for TCE decomposition due to its ease of use and its low operating cost, it leads however to incomplete VOC oxidation. The catalyst must overcome the weaknesses of NTP. Adding a manganese oxide type catalyst downstream the NTP reactor at 150°C even at room temperature significantly increases the effectiveness of the process. It has been shown that the best catalytic formulations lower the inhibiting factors of water and are efficient catalysts for ozone decomposition
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Sonar, Shilpa. „Abatement of toluene through storage-regeneration sequential process : application of thermal and plasma assisted catalytic regeneration“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2021. http://www.theses.fr/2021LILUR064.
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Le toluène est un composé organique volatil (COV) toxique présent dans les environnements intérieurs et extérieurs. La dépollution du toluène se fait généralement par adsorption ou oxydation catalytique. Dans ce dernier cas, le toluène est converti en CO2 et H2O, mais des espèces toxiques peuvent s'accumuler sur les catalyseurs, provoquant leur empoisonnement, leur désactivation et leur frittage. Pour surmonter ces inconvénients, nous proposons des procédés hybrides innovants de "stockage-régénération". Il s’agit de procédés séquentiels basés l’adsorption suivie de l'oxydation catalytique activée soit thermiquement (ATC) ou par un plasma (APC). Ces procédés sont divisés en deux étapes : "L'étape de stockage où le toluène gazeux est adsorbé sur la surface du matériau et l'étape d'oxydation où le toluène adsorbé est converti catalytiquement en CO2 et H2O dans un environnement thermique ou plasma. Le processus ATC a été testé sur de l'hopcalite commerciale (CuMnOx), de la Cérine-NR et de l'UiO-66-SO3H. L'hopcalite se distingue des autres par sa grande capacité d'adsorption "utile" et ses propriétés redox, permettant une activité et une sélectivité en CO2 élevées dans l'oxydation du toluène. Dans le procédé APC, la morphologie de la poudre et le manque d'effet de synergie dans la Cérine-NR et l'UiO-66-SO3H ne permettent pas de générer un plasma stable. Ainsi, seule l'Hopcalite a été étudiée de manière approfondie en APC. Il est observé que l'activité d'oxydation du toluène adsorbé est significativement affectée par les variables du procédé. La stabilité du matériau a été étudiée dans les deux cas au moyen de différentes techniques de caractérisation et il a été confirmé que les matériaux Hopcalite sont très stables. L'activité catalytique a été améliorée par l'imprégnation d'une phase active telle que l'argent, ce qui a conduit à une augmentation de la sélectivité et du rendement en CO2 avec une charge d'argent très faible, tant dans l'ATC que dans l'APC. Un examen approfondi du matériau a révélé qu'un bon équilibre entre la capacité d'adsorption et l'activité catalytique (Cu2+,3+ et Mn3+,4+) est nécessaire. De plus, le coût énergétique de l'APC se situe dans une fourchette acceptable (11.6 kWh-m-3), ce qui signifie qu'avec une optimisation supplémentaire des différents paramètres expérimentaux, il peut être facilement mis à l'échelle de manière rentable. L'ATC et l'APC permettent tous deux d'atteindre une efficacité de réduction du toluène et de conversion en CO2 supérieure à 95 % au premier passage et à 75 % pour les matériaux stabilisés. Ces résultats montrent que les deux procédés ATC et APC pourraient être des procédés prometteurs de réduction du toluène, efficaces sur le plan énergétique, et ouvrent la voie à de nouveaux développements et à une mise à l'échelleToluene is a toxic volatile organic compound (VOC) present in indoor and outdoor environments. The abatement of toluene is typically done by adsorption or catalytic oxidation. In the latter case, toluene is converted into CO2 and H2O, but toxic species can build up on catalysts, causing poisoning, deactivation, and sintering. To overcome these drawbacks, we propose innovative “storage-regeneration” hybrid processes based on sequential adsorption-thermal catalytic oxidation (ATC) and sequential adsorption-plasma catalysis (APC). These processes are divided into two steps: “storage step” where gaseous toluene adsorbed on the surface of material and “oxidation step” where the adsorbed toluene species is catalytically converted into CO2 and H2O in thermal or plasma environment. ATC process was tested on commercial Hopcalite (CuMnOx), Ceria-NR and UiO-66-SO3H. Hopcalite stands out from others owing to its high “useful” adsorption capacity and redox properties, allowing a high activity and CO2 selectivity in toluene oxidation. In APC process, the powder morphology and lack of synergy effect in Ceria-NR and UiO-66-SO3H does not allow to generate stable plasma. Thus only Hopcalite has been studied in depth in APC. It is observed that the oxidation activity of the adsorbed toluene is significantly affected by the process variables. The stability of material was investigated in both cases, and it was confirmed that Hopcalite materials are very stable as evidenced by various characterization techniques. The catalytic activity was enhanced by impregnating active phase such as silver which led to improvement in the CO2 selectivity and CO2 yield at very low silver loading in both ATC and APC. A thorough examination of the material revealed that a good balance of adsorption capacity and catalytic activity (Cu2+,3+ and Mn3+,4+) is required. Moreover, the energy cost of APC is in the range of acceptable level (11.6 kWh·m−3) as a result with further optimization in different experimental parameters, it can be easily scalable in cost-effective manner. Both ATC and APC allow to reach toluene abatement efficiency and conversion to CO2 above 95 % on first run and 75% on stabilized materials. These results show that both ATC and APC process could be a promising energy-efficient toluene abatement processes and open the path for further development and scale-up
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Bouchoul, Nassim. „Valorisation du dioxyde de carbone par couplage plasma non-thermique et catalyse“. Thesis, Poitiers, 2019. http://theses.univ-poitiers.fr/62720/2019-Bouchoul-Nassim-These.
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Le dioxyde de carbone et le méthane représentent les deux principaux gaz à effet de serre produits par l’Homme. Dans le contexte environnemental actuel, leur valorisation constitue un enjeu scientifique majeur. Cette thèse s’inscrit ainsi dans cet objectif de valorisation du CO2 et du CH4. Pour cela, la réaction de reformage sec du méthane a été réalisée par couplage plasma non-thermique et catalyse. De façon générale, des catalyseurs à base de métaux, comme Ni/Al2O3, sont utilisés lors du couplage plasma-catalyse. Toutefois, les résultats obtenus en termes de conversions et de sélectivités sont très hétérogènes, voire contradictoires. Afin de mieux comprendre les origines de cette disparité, l’influence de la nature du solide présent dans la zone plasma a été étudiée. Pour ce faire, divers oxydes métalliques, tels que γ-Al2O3, α-Al2O3, MgO, CaO, La2O3, ZnO, CeO2, SiO2, BaO, TiO2 ou encore une zéolithe, ont été sélectionnés pour leurs propriétés physico-chimiques distinctes (permittivité, acidité, basicité, surface spécifique). Ces oxydes ont été testés dans des conditions opératoires identiques en utilisant un réacteur plasma à barrière diélectrique (DBD), une puissance de 8W (fréquence 800 Hz, tension de 13 et 16 kV), et un débit total de 40 mL.min-1, l’hélium étant le constituant majoritaire : 75% volumique.L’étude des caractéristiques physiques des catalyseurs a par exemple permis de souligner l’impact de la permittivité ou de la taille des grains des différents matériaux sur la décharge. Une constante diélectrique élevée n’est pas favorable à la réaction. La présence de TiO2 (εr=2903) dans la décharge entraîne une chute des conversions du CH4 et du CO2, qui passent respectivement de 20 et 9 % à vide, à 5 et 2% avec TiO2. Par ailleurs, il a été montré que la présence de grains trop volumineux réduit la surface accessible au plasma, ce qui entraîne une diminution des conversions des réactifs. Ces dernières passent de 30 et 15% respectivement pour CH4 et CO2 pour des grains de petite taille (250-355µm), à 24 et 11% pour les plus gros grains (800-1000µm). De plus, l’étude des propriétés chimiques des catalyseurs a mis en avant l’influence de la basicité sur les conversions du dioxyde de carbone. Il semble que plus le solide possède de sites basiques, plus l’adsorption du CO2 est favorisée. En outre, une étude plus détaillée a été réalisée en couplant plasma et oxyde de calcium, car ce dernier possède non seulement une faible permittivité (εr=2,1), mais également un nombre important de sites basiques. L’influence du ratio CH4/CO2 et de la température sur CaO a permis de mettre en évidence l’apparition de modifications structurales et texturales après décharge plasma. Il a été montré que pour un ratio CH4/CO2 = 2, et à 300°C, la formation d’eau (réaction inverse de gaz à l’eau) favorise la formation de Ca(OH)2 et CaCO3. L’ajout d’eau (0,1g.h-1) au mélange réactionnel a permis de mettre en avant l’hydroxylation de CaO et la carbonatation de Ca(OH)2. Par ailleurs, la carbonatation de l’hydroxyde de calcium hydraté (Ca(OH)2+ 18% H2O) est favorisée sous plasma. L’analyse des gaz en sortie par spectromètre de masse fait ressortir un phénomène d'oscillation lié à l’adsorption du CO2. Un mécanisme réactionnel, au cours duquel l’élimination et l’adsorption de CO2 et H2O s’effectuent successivement, a été proposé. Un plasma peu énergétique (4W) favorise la carbonatation du solide puisque sa composition est initialement : 0,9Ca(OH)2, 0,9 H2O, 0,1 CaCO3 et devient 0,1Ca(OH)2, 0,9CaCO3 après plasma. Par conséquent, il semble que l’application d’un plasma non-thermique favorise la diffusion du CO2 au cœur de Ca(OH)2+ 18% H2O. En outre, la carbonatation de solides, qui constitue une méthode de stockage du CO2, est un procédé lent et le plus souvent limité par la diffusion du dioxyde de carbone. Dans cette étude, il a été montré que le plasma pourrait présenter un grand intérêt, à condition d’augmenter l’efficacité du procédéThe two main greenhouse gases emitted by human activities are carbon dioxide and methane. Within the context of the current environmental crisis, it has become vital to find a method to valorise these gases. Therefore, this thesis has been conducted to be a part of this process: CO2 and CH4 valorisation. To this end, dry reforming of methane was carried out by coupling non-thermal plasma and catalysts. Metal-based catalysts, such as Ni/Al2O3, are usually used for plasma-catalyst. However, the results are often dissimilar, and even contradictory, as far as conversions and selectivities are concerned. In order to better understand the reasons behind this heterogeneity, the influence of the nature of the solid was studied. For this purpose, metal oxides, such as γ-Al2O3, α-Al2O3, MgO, CaO, La2O3, ZnO, CeO2, SiO2, BaO, TiO2, and a zeolite, were selected because of their respective physicochemical properties (permittivity, acidity, basicity, specific surface). These oxides were submitted to identical tests with identical operational conditions, e.g. a dielectric barrier discharge reactor (DBD), 8W power (800 Hz frequency, 13 and 16 kV tension), a total output of 40 mL.min-1 and a CH4/CO2=0,5 ratio.The study of the physical characteristics of catalysts highlighted the impact of the material’s permittivity or of the size of its grains on the discharge. A high dielectric constant hindered the reaction. When TiO2 (εr=2903) was found in the discharge, it led to a decline in CH4 and CO2 conversions, as they decreased from respectively 20 and 9% without catalyst, to 5 and 2% with TiO2. Furthermore, when grains were too large, there was less surface accessible to plasma, which led to a fall in the reagents’ conversions. Indeed, they dropped from respectively 30 and 15% for CH4 and CO2 for small-sized grains (250-355µm), to 24 and 11% for the largest grains (800-1000µm). In addition to this, the study of the catalysts’ chemical properties showed how basicity influenced the conversions of carbon dioxide. It seemed that when there was a great number of basic sites in a solid, CO2 adsorption was likely to be better. Furthermore, a more detailed study was carried out by coupling calcium oxide with non-thermal plasma. Indeed, the former does not only have a low permittivity, but also a high number of basic sites. Structural and textural modifications appeared after plasma. This was shown by examining the influence of the CH4/CO2 ratio and of the temperature on CaO. When there was a CH4/CO2 = 2 ratio, for a temperature of 300°C, the production of water (reverse water-gas shift reaction) tended to result in the formation of Ca(OH)2 and CaCO3.When water (0,1g.h-1) was added to the reaction mixture, CaO hydroxylation and Ca(OH)2 carbonatation were observed. Furthermore, hydrated calcium hydroxide (Ca(OH)2+ 18% H2O) carbonatation is more likely to occur under plasma. The analysis of gases at the outlet by a mass spectrometer revealed an oscillatory phenomenon associated with CO2 adsorption. A reaction pathway, during which CO2 and H2O adsorption and elimination occur successively, was therefore put forward. A low-energy plasma (4W) is likely to cause carbonatation, as the solid is originally composed of 0,9Ca(OH)2, 0,9 H2O, 0,1 CaCO3, and is made of 0,1Ca(OH)2, 0,9CaCO3 after plasma. Thus, applying a non-thermal plasma seems to encourage CO2 diffusion at the core of Ca(OH)2+ 18% H2O. Carbonatation is a method to store CO2 but it is a slow process, which is often hindered by CO2 diffusion. In this study, plasma was proved to be a highly interesting process, provided that its efficiency could be increased
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Sauce, Sonia. „Etude des mécanismes d’activation d’un catalyseur nanostructuré Ag/TiO₂/SiO₂ dans un environnement plasma lors de la décomposition d’un COV modèle : l'acétaldéhyde“. Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCD079/document.
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Ce travail de thèse s’intéresse aux phénomènes de surface ayant lieu lorsque l’on combine un procédé en phase homogène – contrôlé par la chimie d’un plasma non-thermique – et un procédé en phase hétérogène – contrôlé par la chimie ayant lieu à la surface d’un matériau nanostructuré Ag/TiO₂/SiO₂ – lors de la dégradation de l’acétaldéhyde, CH₃CHO.Il a été montré que le procédé diphasique permet de convertir 100 % de l’acétaldéhyde à traiter avec une SIE de 168 J.L-1 (soit une puissance de 280 mW). Dans ces conditions, CH₃CHO est converti en COx à plus de 60 %. Une telle efficacité n’est pas atteinte avec les procédés en phase homogène et en phase hétérogène seuls. Les processus se déroulant au sein du procédé diphasique mènent donc à une dégradation de CH₃CHO autrement meilleure que l’ensemble des cinétiques mises en oeuvre lors de l’utilisation des deux procédés seuls.Afin de comprendre quels processus physico-chimiques permettent d’obtenir un tel effet de synergie, l’étude de l’interaction acétaldéhyde/surface a été initiée, par spectroscopie infrarouge à réflexion diffuse (DRIFTS), et constitue le coeur de ce travail de thèse. Une attention particulière a été portée à l’étude des modes d’adsorption de l’acétaldéhyde sur Ag/TiO₂/SiO₂ en absence de plasma. Puis, l’effet de l’apport d’une source thermique et d’une espèce à fort pouvoir oxydant (l’ozone) sur l’acétaldéhyde présent en phase adsorbé a été évaluéThis thesis investigates the surface phenomena which occur when combining a homogeneous phase process – governed by the chemistry of a non-thermal plasma – and a heterogeneous phase process – controlled by the chemistry taking place on the surface of a nanostructured Ag/TiO₂/SiO₂ material – during acetaldehyde (CH₃CHO) removal.It has been shown that acetaldehyde can be removed up to 100 % with a 168 J.L-1 SIE consumption, by using the diphasic process. In these conditions, CH₃CHO is converted into 60 % of COx. Such efficiency is not achieved when using the homogeneous and heterogeneous phase processes alone. Thus, the physico-chemical phenomena occurring in the diphasic process allow a higher CH₃CHO removal compared to the whole kinetics involved in the homogeneous and heterogeneous phase processes alone. So as to understand which physico-chemical processes are involved in this synergistic effect, the study of the acetaldehyde/surface interaction has been started, by Diffuse-Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (DRIFTS), in this thesis. The acetaldehyde adsorption modes on the Ag/TiO₂/SiO₂ surface, without plasma, have been pointed out. Moreover, the effect of bringing a thermal energy source or an oxidizing species (like ozone) on adsorbed acetaldehyde has been evaluated
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Alloncle, Guillaume. „Analyse directe de catalyseur par couplage ablation LASER : spectrométrie d'émission atomique dans un plasma à couplage induit“. Lyon 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LYO10247.
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L’analyse élémentaire est indispensable en catalyse hétérogène, mais coûteuse en temps, particulièrement pour les matrices complexes à minéraliser. L’analyse directe d’échantillons par couplage entre l’ablation laser et les plasmas à couplages induit (ICP) apparaît comme une alternative intéressante à la fluorescence X ou à l’ICP. L’ablation laser nécessite cependant une connaissance des mécanismes impliqués lors de l’analyse. L’objectif de cette étude est l’évaluation des performances du couplage entre l’ablation laser et la spectrométrie d’émission atomique dans un plasma à couplage induit (LA-ICP-AES) pour l’analyse des catalyseurs. Une comparaison des stratégies d’étalonnage montre que les performances en termes de linéarité, répétabilité et justesse sont améliorées par l’utilisation d’un étalon interne. Les effets de matrice, ainsi que le fractionnement, sont efficacement compensés par l’étalon interne. Cependant, certains biais sur les concentrations mesurées apparaissent en multipliant les différences entre étalons et échantillons. L’étude des mécanismes impliqués dans l’ablation des catalyseurs a montré que l’aérosol transporté vers l’ICP était issu de la vaporisation de l’échantillon et de sa condensation sous une forme fortement cristalline. La distribution des éléments catalytiques entre les particules formées varie en fonction de leurs tailles. Les différences de composition globale au cours de l’analyse sont mineures pour un catalyseur faiblement chargé en élément et majeures pour un catalyseur fortement chargé en métaux. Malgré ce fractionnement, la mise en place du couplage LA-ICP-AES en catalyse est intéressante pour de nombreuses applicationsInorganic analyses are compulsory in heterogeneous catalysis. Classical techniques are time consuming, especially for alumina or silica matrixes, because of mineralization step. Direct analysis of solids by coupling laser ablation to ICP-AES appears as a promising alternative to XRF or ICP, with a total analysis time of few minutes. Laser ablation, affected by fractionation effects, requires knowledge of mechanisms occurring during ablation. Accurate quantitative analyses require a sufficient matrix matching between samples and standards. The purpose of this work is the evaluation of LA-ICP-AES coupling for the direct analysis of heterogeneous catalysts and the understanding of mechanisms involved. Results, obtained on different kind of catalysts, show that analytical performances in terms of linearity, repeatability and accuracy are significantly improved with the use of an internal standard and are comparable with XRF. Nevertheless, significant bias appears when samples and standards matrixes differ significantly. The study of mechanisms involved in the ablation of catalysts showed that the aerosol transported to the ICP is generated from the vaporization if the sample and its condensation into highly crystalline nano-particles and microparticles. Chemical composition of the aerosol revealed the occurrence of fractionation of elements between the two particles types. Even if fractionation occurs, the use of LA-ICP-AES coupling into the field of heterogeneous catalysis is promising for the quick diagnostic by qualitative analysis, quantitative analysis with appropriate standards, and localized analysis for mapping
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OUMGHAR, AHMED. „Valorisation du methane par un plasma d'air ou d'azote-couplage avec la catalyse heterogene“. Paris 6, 1992. http://www.theses.fr/1992PA066281.
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Les reserves du gaz naturel mises a jour croissent regulierement alors que celles du petrole semblent atteindre un palier. Ceci donne une importance croissante au gaz naturel comme matiere premiere des industries chimiques. La transformation du gaz naturel en produits plus lourds est realisee a l'aide de l'energie electrique: le methane composant majoritaire du gaz naturel reagit avec un plasma d'air ou d'azote cree par un generateur de micro-ondes a 2450 mhz. La reaction aboutit a la formation principalement des produits en c#2(c#2h#6, c#2h#4, c#2h#2), de produit en c#3(c#3h#8), du monoxyde de carbone et de l'hydrogene. L'optimisation de ce procede est realisee en faisant varier plusieurs parametres experimentaux a savoir: stchiometrie de la reaction d'oxydation du methane, temps de sejour, temps au bout duquel le plasma agit sur le methane, pression du milieu reactionnel, puissance. La formation des produits fait l'objet d'une discussion des mecanismes reactionnels. Plusieurs catalyseurs ont ete introduits dans la post-decharge et leurs performances ont ete comparees
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Rahmani, Abdelkader. „Mise en oeuvre de procédé plasma–catalyse destiné à la valorisation du biogaz (CH4+CO2) en carburants liquides. Etude expérimentale et modélisations“. Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCD041.
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Ce travail de thèse double culture s’inscrit dans le cadre de la Transition Énergétique vers un modèle intégrant les potentiels de production de biogaz. Il est consacré à l’étude de la technologie plasma-catalyse de reformage du méthane en présence du dioxyde de carbone en carburants liquides. Une étude géomatique a été développée afin de réaliser la cartographie des zones agricoles potentiellement productrices de biogaz en France. Les résultats révèlent que la cogénération et l’injection du bio-méthane dans le réseau gazier permettent de valoriser seulement 43% du potentiel total en biogaz issu des déchets agricoles en France. La transformation du biogaz en carburants liquides stockables et transportables, à l’aide d’un dispositif pouvant être installé dans des territoires ruraux éloignés, permettrait de tirer davantage de profit de ce potentiel. Les décharges plasma permettent de développer une réactivité suffisante pour exciter et dissocier les molécules du biogaz dans les conditions requises. Un modèle cinétique a été développé afin de déterminer les paramètres du plasma et l’évolution temporelle des espèces réactives ainsi que les processus de conversion du biogaz. Un procédé de Décharge à Barrière Diélectrique Surfacique a été réalisé pour la transformation de mélange de CH₄ et de CO₂ représentatif du biogaz. Les principaux produits gazeux sont CO, H₂, C₂H₆ et C₂H₄ et les principaux produits liquides, représentant 3% à 8% de la masse de biogaz transformé, sont le méthanol, l’isopropanol, l'éthanol et l'acétaldéhyde. L’efficacité énergétique dépendant des paramètres opératoires et varie entre 2% et 9%. L’Energie Spécifique Injectée est le paramètre le plus influent sur l’efficacité énergétique du procédé ainsi que sur la distribution des produits. L’ajout de la vapeur d'eau, précurseur d’espèces actives telles que : OH, O et O-, apporte une nette amélioration des taux de conversion à un coût énergétique égal à 26 eV/molécule. Nous avons étudié le couplage plasma-catalyse par l’emploi de 12 catalyseurs solides. Nous avons élaboré par le procédé Fluidized Spray Plasma des catalyseurs tels que : X%CuO-Y%ZnO/Al₂O₃, TiO₂/SiO₂ et Ag/TiO₂/SiO₂. Ces catalyseurs, ainsi que des catalyseurs élaborés par d’autres techniques ont été caractérisés et testés dans le réacteur SDBD. Il en ressort que la nature du catalyseur affecte peu la conversion du biogaz mais elle modifie la distribution des produits liquides. La meilleure sélectivité en méthanol a été obtenue en utilisant le Pt/Al₂O₃ (élaboré par voie polyol) puis en utilisant le CuO/Al₂O₃ et le 60%Cu-40%ZnO/Al₂O₃This double culture thesis, merging geography and physics is achieved in the frame of the Energy Transition towards a model integrating biogas production potentials. It is devoted to the study of plasma-catalysis technology for reforming methane in the presence of carbon dioxide to liquid fuels. A geomatic study has been developed to map agricultural areas potentially producing biogas in France. The results reveal that cogeneration and injection of bio-methane into the gas network allows recovering only 43% of the total biogas potential from agricultural waste in France. The transformation of biogas into storable and transportable liquid fuels, using a device that can be installed in remote rural areas, would make more use of this potential. Plasma discharges allows developing sufficient reactivity to excite and dissociate the molecules of the biogas under the required conditions. A kinetic model has been developed to determine plasma parameters and temporal evolution of reactive species as well as biogas conversion processes. A Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD) process was developed for the transformation of CH₄ and CO₂ mixture representative of the biogas. The main gaseous products are CO, H₂, C₂H₆ and C₂H₄ and the main liquid products, representing 3% to 8% of the transformed biogas mass, are methanol, isopropanol, ethanol and acetaldehyde. The energy efficiency depends on the operating parameters and varies between 2% and 9%. Specific Injected Energy is the most influential parameter on the energy efficiency of the process as well as on products distribution. The addition of water vapor, a precursor of active species such as: OH, O and O-, improves the conversion and allows obtaining energy consumption equal to 26 eV/molecule. Plasma-catalysis was also studied by the use of 12 solid catalysts. The Fluidized Spray Plasma process was used to develop catalysts such as X% CuO-Y% ZnO/Al₂O₃, TiO₂/SiO₂ and Ag/TiO₂/SiO₂ by. These catalysts as well as catalysts made by other techniques have been characterized and tested in the SDBD reactor. The main result is that the nature of the catalyst does not affect the conversion of the biogas but it modifies liquid products composition. The best methanol selectivity was obtained using Pt/Al₂O₃ (made by polyol) followed by CuO/Al₂O₃ and then 60% Cu-40% ZnO/Al₂O₃
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Baylet, Alexandre. „Oxydation du méthane à basse et haute température, application de procédés plasma et/ou catalyse“. Poitiers, 2008. http://theses.univ-poitiers.fr/26682/2008-Baylet-Alexandre-These.pdf.
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Les travaux de recherche de cette thèse concernent les problèmes liés à l’oxydation du CH4, gaz à effet de serre notoire provenant dans le cas présent du transport routier, et plus précisément l’élimination du CH4 issu des gaz d’échappement des moteurs de type Diesel. L’oxydation totale du CH4 a été étudiée : - A basse température par procédé Plasma/Catalyse : de tous les systèmes testés, la combinaison d’un système plasma froid de type DBD coaxial associé à un catalyseur Pd/Al2O3 en position POSTplasma permet l’oxydation de 30 % du CH4 avec une énergie déposée de 225 J. L-1 (Q=600 mL. Min-1, N2/O2/CO2/H2O/0,5%CH4, T=250 °C, H=150 mm) tout en minimisant la production de O3 et en ne générant pas de NOx. Cependant, les puissances consommées (> kW) sont trop importantes pour une éventuelle application sur véhicules. - A basse température sur catalyseurs Pd/Al2O3 (température de light-off) : L’étape de ré-oxydation de Pd° est plus rapide sur des petites particules mais l’activation du CH4 y est plus difficile en raison d’une stabilisation plus importante des petites particules de PdO par le support. Une série de pulses réducteurs (CH4 ou C3H6) en conditions isothermes permet d’activer le catalyseur et d’atteindre un maximum de conversion. - A haute température sur catalyseurs Pd/(oxyde modifié) (pics haute température) : la synthèse d’une alumine dopée (La, Sr, Ba, Mn) avec une surface spécifique de l’ordre de 50 m2. G-1 permet d’atteindre des taux de conversion de 90 % du CH4 à 700 °C tout en maintenant une excellente stabilité thermique. Un mécanisme redox de type Mars et van-Krevelen, avec transfert de l’oxygène du support vers les particules de palladium est proposé pour expliquer les différences en termes d’activité catalytique et de stabilité thermique en comparaison au catalyseur de référence Pd/Al2O3This research work deals with CH4 oxidation coming from road transport, CH4 being a well-known greenhouse gas, with CH4 removal from exhaust gas of Diesel engine. Total CH4 oxidation has been studied : - At low temperature by Plasma/Catalysis process : from all the systems tested, the combination of a coaxial DBD non-thermal plasma combined with Pd/Al2O3 catalyst in POST-plasma position allows to convert 30 % of CH4 with an energy of 225 J. L-1 (Q=600 mL. Min-1, N2/O2/CO2/H2O/0. 5%CH4, T=250 °C, H=150 mm) while minimising O3 production and avoiding NOx production. However, the power consumed (> kW) is too significant for prospective vehicle applications. - At low temperature on Pd/Al2O3 catalysts (light-off temperature) : the re-oxidation step of Pd° is faster on small particles but CH4 activation is more difficult due to stabilization of small PdO particles by the support. A series of reductant pulses (CH4 or C3H6) in isothermal conditions allows to activate the catalyst and to reach a maximum of conversion. - At high temperature on Pd/(modified oxide) catalysts (peak at high temperature) : (La, Sr, Ba, Mn) doped alumina preparation with a specific surface area of 50 m2. G-1 allows to reach 90 % of CH4 conversion at 700 °C and to maintain an excellent thermal stability. A Mars and van-Krevelen mechanism, with oxygen transfer from support to palladium particles is proposed in order to explain catalytic activity and thermal stability differences in comparison to the Pd/Al2O3 reference catalyst
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Da, Silva Bradley. „Development of catalytic microreactors by plasma processes : application to wastewater treatment“. Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066447.
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Un aspect clé permettant de surmonter les défis énergétiques et environnementaux est d'améliorer l'efficacité des nouveaux procédés. La plupart des produits chimiques majeurs se faisant par des procédés catalytiques, une meilleure compréhension des cinétiques de réaction est nécessaire. Dans le domaine du traitement des eaux usées, l'ozonation catalytique est en un exemple typique. Dans cette thèse, des microréacteurs catalytiques sont utilisés en tant qu’outils analytiques innovants afin de déterminer la cinétique de l'ozonation catalytique. Ceux-ci ont pu être élaborés à l'aide de procédés plasma en déposant et en activant un catalyseur à base d’oxyde de fer et de cobalt. L’efficacité de ces catalyseurs a été mesurée en utilisant de l'acide pyruvique en tant que polluant modèle. Pour Fe2O3, les mesures HPLC ont montré l'inactivité de celui-ci par rapport à Co3O4 (20%). Cet effet a été doublé après post-traitement par un plasma d'Ar, démontrant ainsi le rôle du plasma. Une simulation numérique portant sur les réactions à la surface du catalyseur a été réalisée en utilisant le logiciel Comsol Multiphysics. Le modèle utilisé s’est partiellement approché des données expérimentales en raison du manque de données concernant les constantes de réactions des espèces intermédiaires. Ces constantes cinétiques pourront être déterminées grâce à l'utilisation de la technique de spectroscopie Raman Anti-Stokes Cohérente (technique CARS) en tant qu’outil d'analyse en temps réel. En perspectives, l’utilisation de cette dernière conduira à l’élaboration d’un outil efficace qui pourrait prédire la pertinence et les futures stratégies d'amélioration sur des réactions chimiques catalyséesA key aspect in overcoming the energy and environmental challenges is to improve the efficiency of existing and new processes. Nowadays, almost all major chemicals are produced by catalytic processes. However, a better understanding of the reaction pathways and kinetics is needed. In the field of wastewater treatment, catalytic ozonation is a typical example of this problem. In this study, catalytic microreactors were used as innovative analytical tools for the determination of kinetics of catalytic ozonation and were elaborated by using low pressure plasma processes for the deposition and activation of iron and oxide-based catalysts on polymer-based materials. Catalytic ozonation with pyruvic acid as a refractory probe compound was performed with both catalysts. HPLC measurements showed the inactivity of the iron oxide layer compared to the cobalt oxide one which led to 20 % of degradation. The effect was doubled when the latter was post-treated by an argon plasma, demonstrating the role and importance of the plasma post-treatment step. A numerical study dealing with the reactions taking place on the surface of the catalyst was carried out using the Comsol Multiphysics software and showed that the model partially fitted the experimental data due to the lack of information. However, access to the reactions rate constants of the intermediate species generated during the catalytic ozonation step could be achieved through the use of the Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy technique and would lead to an efficient tool to predict the relevance and the direction of future improvement strategies regarding catalyzed chemical reactions
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Gumuchian, Diane. „Développement et étude d'un procédé d'oxydation avancée de traitement de l'eau pour composés organiques résistants par couplage plasma/catalyse“. Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066577/document.
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Ce travail de thèse a permis le développement d'un procédé de traitement de l'eau par couplage plasma/catalyse. Les traitements plasma ont été réalisés dans deux réacteurs différents : un réacteur pointe/plan et un réacteur dynamique. Ces deux réacteurs autorisent un contrôle de l'atmosphère gazeuse du traitement. La faisabilité de la dégradation d'acide acétique a été prouvée. Certains paramètres de traitement en réacteur pointe/plan (gaz de traitement, du débit gazeux et de la fréquence de la décharge) et dynamique (débit de recirculation de phase liquide, concentration du polluant et puissance injectée) ont été étudiés.Une modélisation du procédé en utilisant les logiciels Comsol Multiphysics et Scilab a été menée. Grâce à elle, la manière dont les espèces actives (essentiellement les radicaux hydroxyles) sont apportées à la solution a été mise en évidence.Une poudre de catalyseur de Co3O4 a été étudiée dans le but de coupler le traitement plasma avec un traitement catalytique. Pour cela, des manipulations d'ozonation catalytique ont été entreprises. Elles ont mis en exergue l'efficacité du catalyseur pour la décomposition de polluants.Finalement, le couplage plasma/catalyse a présenté des résultats encourageants, puisqu'une amélioration de la décomposition des polluants a été observée.Les points d'amélioration peuvent consister à optimiser la quantité et la forme des électrodes haute tension utilisées (électrodes en parallèle, de géométrie plane, etc.). Le dépôt de catalyseur en couche mince sur l'électrode de masse par la technique PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) devra être réaliséThis work enabled the development of a method of water treatment by plasma/catalysis coupling.The plasma treatments were carried out in two different reactors: a point/plane reactor and a dynamic reactor.Both reactors allow to control the gas atmosphere of the treatment. The feasibility of the degradation of aceticacid has been proven. Some processing parameters in the point/plane reactor (treatment gas, gas flow rate andfrequency of discharge) and the dynamic reactor (liquid phase flow, concentration of the pollutant and injectedpower) were studied.A modeling of the process using Comsol Multiphysics and Scilab softwares was conducted. It was possible toobserve the importance of the way active species (mainly hydroxyl radicals) are brought to the solution.A Co3O4 powder catalyst was studied in order to couple the plasma treatment with a catalytic treatment. Thus,manipulations of catalytic ozonation were conducted. They highlighted the efficiency of the catalyst for thedecomposition of pollutants.Finally, the plasma/catalysis coupling produced promising results, since it improved the decomposition ofpollutants.Possible improvements of the process could be to maximize the amount of high voltage electrodes and toredesign their shape (electrodes in parallel, plane geometry, etc.). Depositing a thin layer of catalyst on thegrounded electrode by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) technique has to be performed
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Delagrange, Sophie. „Plasma hors-équilibre et catalyseur : du laboratoire au prototype, étude de l'élimination du toluène dans l'air“. Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2259.
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Durant ces dernières années, une attention particulière a été portée à la pollution extérieure, mais ce n'est que très récemment que la communauté scientifique internationale s'est inquiétée de la contamination des espaces clos. Les procédés de dépollution de l'air existants sont mal adaptés au traitement de l'air intérieur. L'utilisation d'un plasma non-thermique pourrait répondre à ce besoin. L'objectif de cette thèse est donc l'étude de l'élimination du toluène, qui est un Composé Organique Volatil caractéristique de la pollution intérieure, par un procédé associant un plasma "non-thermique" et un catalyseur. Le plasma seul permet d'éliminer les COV, toutefois il ne conduit pas à une oxydation complète du polluant et peut générer des espèces indésirables (O3, NOx). Il est donc nécessaire d'associer un catalyseur au plasma. L'étude de la transformation du toluène, sur une série de catalyseurs, par un procédé associant catalyse et plasma "non-thermique" a mis en évidence que le toluène adsorbé sur le support (alumine poreuse, Charbon actif) était oxydé par réaction avec les espèces oxydantes générées par le plasma, montrant ainsi le rôle essentiel joué par le support catalytique. Ce phénomène vient s'ajouter à la destruction directe du toluène par le plasma seul. La présence d'une phase active telle que l'or, sous forme de particules nanodispersées, sur le support catalytique permet, outre l'oxydation du CO en CO2, l'élimination de l'ozone et une augmentation de la dégradation du toluène. Le système plasma/catalyse s'avère donc très efficace. Cette étude menée à l'échelle du laboratoire a été extrapolée à une échelle réelle en vue de développer un procédé plasma catalytique pour une application industrielle : la dépollution de l'air intérieur d'un habitacle d'automobile. Ce travail a été effectué au sein du programme européen CLEANRCABIn the last past years, much attention has been paid to the outdoor pollution, but only recently the international scientific community worried about contamination of the indoor air. The existing air cleaning processes are not well suited for the indoor air treatment. The use of a "non-thermal" plasma could answer to this need. The main target of this thesis is then to study the toluene oxidation by a process associating plasma and catalysis. Toluene is a Volatile Organic Compound characteristic of the indoor pollution. The non-thermal plasma alone can destroy the pollutants, however it does not lead to a complete oxidation and it could generate unwanted species (O3, NOx). The study of the toluene chemical transformation by a process using the plasma with a series of catalysts has pointed out that the toluene adsorbed over the support (-Al2O3, AC) was oxidized by reaction with the oxidizing species generated by the plasma, showing then the essential role played by the catalytic support. This phenomenon adds further to the direct toluene elimination by the plasma. The presence of an active phase such nanosized gold particles over the catalytic support allows, besides the CO oxidation into CO2, the ozone removal and the increase in toluene destruction. The system associating plasma and catalyst turns out to be very effective. This study at laboratory scale has been scaled up at real scale with the view to develop a plasma catalytic system for an industrial application : indoor air cleaning of a vehicle cabin. This work was carried out within the European program CLEANRCAB
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O'Donnell, Benedict. „Plasma grown silicon nanowires catalysed by post-transition metals and applications in radial junction solar cells“. Palaiseau, Ecole polytechnique, 2012. https://pastel.hal.science/docs/00/76/15/66/PDF/ODonnell_-_PhD_2012.pdf.
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Cette thèse présente des cellules solaires en silicium deposées par plasma dans lesquelles la lumière est piégée par un réseau désorganisé de nanofils de silicium. Le dépôt sous vide des nanofils permet de contourner les étapes de texturation de substrat typiquement requises pour augmenter le parcours moyen des photons dans les cellules solaires en couches minces classiques. Des gouttes d'étain et d'indium servant à catalyser la croissance de ces nanofils ont été déposées et disposées sous vide sur des substrats d'oxide trasparent conducteur. Des agencements de gouttes métalliques aux diamètres et densités couvrant plusieurs ordres de grandeur ont été obtenus en optimisant les matériaux et les conditions de dépôt utilisés. En comparant l'aptitude de différents métaux à catalyser la croissance de nanofils de silicium, des distinctions majeures ont été établies entre les métaux de transition et Sn, In, Bi, Ga, Pb et Al. Le cas des nanofils de silicium catalysés par des gouttes d'étain a été étudié en profondeur. Des réseaux désorganisés de nanofils dopés de type P ont été recouverts de couches de silicium amorphe hydrogéné intrinsèque et dopés N, ainsi que d'une couche d'oxide d'ITO pour former des réseaux de 107 jonctions PIN radiales couvrant des surfaces de 3,1 mm². Ces cellules présentent des tensions à circuit ouvert de 0,8 V et des courants de court-circuit de 13 mA/cm² bien qu'elles soient entièrement déposées par des étapes sous vide sur des substrats non texturésIn this thesis, disordered arrays of vertical silicon nanowires are used to trap light in PECVD-deposited silicon solar cells. The abrupt surface which they present can absorb light efficiently and be manufactured in the same vacuum run as the other layers of the cell, offering the prospect of dispensing with the additional fabrication steps conventionally required to texture the substrates of thin-film photovoltaics. Drops of liquid tin and indium, designed to catalyze the growth of silicon nanowires, were deposited and rearranged on transparent conducting oxide substrates under vacuum to obtain metal drop configurations with diameters and densities spanning several orders of magnitude. In discussing the suitability of different metals to catalyze the growth of silicon nanowires, we have highlighted distinctions between the behavior of transition and non-transition metals for vapor-liquid-solid growth and studied in particular the case of silicon nanowires catalyzed by tin. Nanowires doped P-type with the appropriate morphology were covered in conformal layers of intrinsic and N-type hydrogenated amorphous silicon, and an indium-tin-oxide electrical contact to produce networks of 107 radial PIN junctions connected over areas of 3. 1 mm². Optimizing the fabrication process of these devices has led to open-circuit voltages of 0. 8 V and short-circuit currents of 13 mA/cm². The cells are deposited over untextured substrates using techniques which are compatible with a single pump-down process. Their ability to trap light rivals that of established texturing techniques and their performance comes close to that of planar PIN structures
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Ye, Zhiping. „Plasma-catalytic processes with copper manganese oxide catalysts for the abatement of volatile organic compounds“. Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10219.
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Les rejets d’air chargé en composés organiques volatils (COVs) dans l'environnement contribuent à la formation d'ozone troposphérique, de smog photochimique, à l’augmentation de l'effet de serre et à la destruction de la couche d'ozone stratosphérique. De plus, pour la plupart, ceux-ci s’avèrent dangereux pour l’être humain. Les techniques de traitement par plasma non thermique (PNT) offrent d’intéressantes perspectives pour l'élimination de faibles concentrations de polluants dans l'air à des débits élevés. Cependant la formation indésirable de sous-produits entrave l’application industrielle d’un tel procédé. Par opposition, la combinaison du PNT avec un catalyseur sélectif (plasma-catalyse) peut être une alternative attractive. L’état actuel des connaissances concernant l’utilisation de catalyseurs à base d’oxydes de manganèse pour l’élimination du toluène en configuration post-plasma catalyse (PPC) a tout d’abord été abordée. La décomposition du toluène sous air humide étudiée à l'aide d'un réacteur cylindrique DBD (Barrier Dielectric Discharge) rempli de billes de verre, première étape avant l’intégration du catalyseur, a permis de clarifier le rôle de l’eau. Parallèlement l’oxydation totale du toluène a été étudiée sur des catalyseurs CuMnOx synthétisés par des voies de synthèse récentes. Ces mêmes catalyseurs ont finalement été intégrés en catalyse post-plasma (CPP) utilisant un réacteur pointe-plaque à décharge couronne en courant continu pour l’abattement du trichloroéthylène (TCE) en air humide. Pour chaque procédé d’abattement de COV utilisé, les avantages et inconvénients ont été tout particulièrement soulignésRelease of volatile organic compounds (VOCs) laden air into the environment contributes to the formation of tropospheric ozone, photochemical smog, enhancing the greenhouse effect and the destruction of the stratospheric ozone layer. Moreover, most of them are hazardous for human being. Non-thermal plasma techniques (NTPs) offer interesting perspectives for the removal of low concentrations of pollutants in air at high flow rates. However undesired by–product formation hinders its use in industrial applications. In contrast, the combination of NTP with a selective catalyst (plasma–catalysis) can be an attractive alternative. An overview of the present state of knowledge using MnOx based catalysts for toluene abatement in post-plasma catalysis (PPC) configuration is first of all herein given. Toluene decomposition in moist air with glass beads packed bed dielectric barrier discharge (DBD) cylindrical reactor alone, first step before combining it with a catalyst, has been studied and the role of water has been clarified. Concomitantly toluene total oxidation has been investigated on CuMnOx catalysts prepared by recent synthesis routes. These catalysts were finally integrated in a post-plasma catalysis PPC configuration using a 10-pin-to-plate negative DC corona discharge to be tested in trichloroethylene (TCE) abatement. For each process of VOC abatement used herein, the advantages and drawbacks have been particularly highlighted
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Ayrault, Cécile. „Oxydation catalytique de composés organiques volatils (COV) par un procédé associant un plasma froid et un catalyseur“. Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2260.
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Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de la dépollution atmosphérique et des nuisances olfactives. L'élimination des composés organiques volatils peut être réalisée selon plusieurs voies. L'oxydation catalytique étant une technique très efficace, l'élimination de la 2-heptanone a été étudiée en présence de catalyseur à base d'oxydes métalliques ou de métaux nobles supportés. Un catalyseur à base de platine permet l'élimination complète de la 2-heptanone vers 200ʿC. L'utilisation conjointe d'un plasma hors équilibre permet d'activer le système à température ambiante, réduisant ainsi la dépense énergétique. Plusieurs réacteurs associant un plasma froid et un catalyseur ont été développés et caractérisés (bilan énergétique et efficacité d'élimination). Toutefois, la génération d'ozone observée avec de tels systèmes nécessite l'emploi d'un catalyseur de destruction de O3 pour une éventuelle utilisation domestiqueThese works fit in the frame of the cleaning-up atmosphere and smell nuisances. The elimination of those VOC can be reached through few pathways, catalytic oxidation being a very efficient technique. Our study concerns the elimination of a smells model molecule: the 2-heptanone. Its catalytic oxidation was studied through base metal oxide or noble metal catalysts supported on a honeycomb monolith. We reported that a platinum-based catalyst was very effective at 200ʿC. The joint use of non-thermal plasma and a catalyst lead the system to work at the environment temperature, with a remarkable effectiveness. More systems associating non-thermal plasma with a catalyst have been studied and characterized (energy balance and elimination effectiveness). However, the ozone formation analyzed through these kinds of systems needs the use of ozone-destruction catalyst, for an eventual domestic application. Finally, these works lead to the elaboration of an industrial prototype, whose development is fat-forward at the moment
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Li, Di. „Direct synthesis of long-chain hydrocarbons by plasma-catalysis from syngas and CH4-CO2 mixtures“. Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM059.
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Cette thèse porte sur l’étude de la synthèse Fischer-Tropsch (FTS) et de la conversion directe de CO2 et de CH4 en produits liquides à valeur ajoutée par un procédé couplant plasma non-thermique et catalyse hétérogène. Un réacteur plasmocatalytique de type DBD coaxial rempli a été conçu et testé dans cette thèse avec ses appareils d'analyse et de diagnostics. Le réacteur fonctionne dans des conditions ambiantes, le catalyseur et son support se présentent sous la forme de granules empaquetées dans le réacteur. Le support est en aérogel de silice et a été synthétisé par traitement de surface puis séchage ambient. Le chapitre 3 est dédié à l’étude expérimentale de la synthèse Fischer-Tropsch plasmocatalytique. Dans ce chapitre, les expériences ont d’abord été conduites en plasma seul sans catalyseur en portant une attention particulière à l’influence du débit de gaz, du ratio H2/CO et de la fréquence d’excitation électrique sur la conversion du gaz de synthèse. Puis, dans un deuxième temps, le couple catalyseur/support (Co/SiO2) a été introduit dans le réacteur afin d’étudier les résultats de la conversion en association plasmocatalytique. Les chapitres 4 et 5 portent eux sur la conversion plasmocatalytique directe du CO2 et du CH4 en produits liquides et gaz de synthèse. Dans le chapitre 4, la même démarche que celle du chapitre 3 a été employée, à savoir la conduite comparative d’expériences avec et sans catalyseur. Les couples deux catalyseur/support utilisés successivement dans ce chapitre sont Co/SiO2 et Fe/SiO2. Le chapitre 5 étend l’étude en proposant une association plasmocatalytique à deux catalyseurs. Ainsi des combinaisons binaires parmi les couples suivants Co/SiO2, Fe/SiO2, HZSM-5/HZSM-5, Co/HZMS-5 et Fe/HZSM-5 ont été étudiées. Ce couplage a permis d’augmenter la sélectivité vis-à-vis des produits liquides produits en chapitre 4 et d’en produire de nouveaux. Ainsi des alcools, acides carboxyliques et des hydrocarbures C5+ ont été synthétisés. La thèse finit par une comparaison des résultats avec ceux de la littérature provenant de procédés proches ; l’efficacité énergétique et la productivité brute ont notamment été comparées. Quelques voies de réaction possibles ont également été proposées pour initier une réflexion plus théorique. Enfin, des recommandations en vue d’une optimisation/amélioration de la FTS et de la conversion directe CO2/CH4 par voie plasmocatalytique sont fournies et discutéesThis thesis deals with the study of Fischer-Tropsch synthesis (FTS) and the direct conversion of CO2 and CH4 into value-added liquid products by a process coupling non-thermal plasma and heterogeneous catalysis. A coaxial dielectric barrier discharge (DBD) plasma-catalytic reactor was designed and tested in this thesis with its analysis and diagnostic devices. The reactor operates under ambient conditions, the catalyst and its support are under the form of granules packaged in the reactor. The support is in silica aerogel and was synthesized by surface treatment and ambient drying. Chapter 3 is dedicated to the experimental study of plasma-catalytic Fischer-Tropsch synthesis. In this chapter, the experiments were first conducted in plasma alone without catalyst, paying particular attention to the influence of the gas flow rate, the H2/CO ratio and the electrical excitation frequency on the syngas conversion. Then, in a second step, the catalyst/support couple (Co/SiO2) was introduced into the reactor in order to study the results of the conversion under plasma-catalytic combination. Chapters 4 and 5 deal with the direct plasma-catalytic conversion of CO2 and CH4 into liquid products and syngas. In Chapter 4, the same approach as in Chapter 3 was used, a comparative study of experiments with and without catalyst was done. The two catalyst/support couples used successively in this chapter are Co/SiO2 and Fe/SiO2. Chapter 5 extends the study by proposing a plasma-catalytic combination with two catalysts at the same time. The effects of packing composite catalysts (Co/SiO2 or Fe/SiO2 with HZSM-5, Co/HZMS-5 and Fe/HZSM-5) were studied. The combination of catalysts has made it possible to increase the liquid products selectivity and to produce new liquid products compared to Chapter 4. Thus alcohols, carboxylic acids and C5+ hydrocarbons were synthesized. The thesis ends with a comparison of the results with those of the literature from close processes; energy efficiency and gross productivity were compared. Some possible ways of reaction have also been proposed to initiate a more theoretical reflection. Finally, recommendations for optimization/improvement of FTS and direct conversion of CO2/CH by plasma-catalytic route are provided and discussed
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Mericam, bourdet Nicolas. „Recherche d'optimisation énergétique d'un réacteur plasma froid de traitement d'effluents gazeux chargés en composés organiques volatils à pression atmosphérique“. Phd thesis, Supélec, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00765461.
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Ce travail s'inscrit dans le processus de développement d'un dispositif de traitement de composés organiques volatils (COV) par plasma non-thermique. L'application industrielle des dispositifs de dépollution par plasma froid se heurte à deux limitations majeures que sont une consommation énergétique importante et la formation de sous-produits. Deux axes d'amélioration de l'efficacité énergétique du procédé à décharges sur barrière diélectrique sont explorés dans ce travail de thèse : le mode de dépôt d'énergie dans la décharge et le couplage du réacteur plasma avec un dispositif catalytique. Concernant le premier axe, l'étude a montré que dans le cas des réacteurs DBD étudiés, le paramètre gouvernant la réactivité chimique du plasma à pression atmosphérique était la densité d'énergie, qu'il s'agisse de production d'ozone ou d'élimination d'un COV de la phase gazeuse. L'étude chimique des sous-produits de dégradation par décharge a été conduite pour trois molécules cibles : l'éthanol, l'acétone et la méthyléthylcétone. Dans le cas de l'éthanol, un schéma cinétique 0D est proposé, montrant l'importance de la dissociation dans les mécanismes de dégradation du COV. Pour le second axe exploré, le réacteur plasma a été couplé à un catalyseur. Deux formulations de catalyseurs ont été utilisées, avec et sans métaux précieux. Dans les deux cas, l'activation du catalyseur à basse température par couplage avec le réacteur plasma est démontrée. La dernière partie de l'étude présente les résultats obtenus sur un réacteur plasma à échelle pilote visant à estimer l'impact de l'augmentation des capacités de traitement d'un réacteur DBD sur l'efficacité énergétique du procédé.
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Iacono, Johnathan. „Etude de l'interaction entre un matériau haute température et un plasma de CO2 pour la simulation de la rentrée sur Mars“. Perpignan, 2013. http://www.theses.fr/2013PERP1254.
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Rodrigues, Anthony. „Caractérisation des interactions entre un plasma non-thermique et des matériaux“. Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2288.
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L'étude des interactions entre les espèces actives générées par un plasma non thermique et diverses surfaces de matériaux font l'objet de ce travail.Dans un premier temps, des polymères provenant de la biomasse ont été le sujet de nos recherches. Ils représentent une source importante de molécules plateforme telle que le glucose à partir desquelles peuvent être générés des produits de haute valeur ajoutée. Plus précisément, les effets d'un plasma à décharge à barrière diélectrique sur la structure et la dépolymérisation de l'inuline, de la cellulose et de l'amidon ont été étudiés. Une variation des paramètres électriques et chimiques de la décharge plasma a été effectuée et leurs effets sur les biopolymères évalués afin de comprendre les mécanismes de réaction. Nos résultats ont montré qu'un traitement initial par le plasma permettait d'augmenter considérablement le rendement final en sucre monomère (fructose ou glucose) par rapport au même produit de départ non traité par le plasma (84 et 54% de glucose à partir réciproquement de l'amidon et de la cellulose traités par plasma, au lieu de 65 et 1 % pour les mêmes produits non traités). Cet effet pourrait être du en partie à une dépolymérisation par attaque acide induite au sein du plasma sur les zones amorphes des biopolymères.Dans un second temps, l'étude a porté sur l'élimination des COV par couplage plasma non-thermique et catalyseur. Pour cette étude, nous avons conçu et mis en oeuvre un appareillage original formé par un réacteur plasma-catalyseur permettant une analyse sous atmosphère contrôlée de la surface du catalyseur par spectroscopie IR (DRIFT). Cet appareillage a permis d'étudier la décomposition de quatre COV (isopropanol, acétone, éthanol et toluène) adsorbé sur différents oxydes métalliques (g-Al2O3, CeO2 et TiO2) placés dans la zone de décharge en temps réel (in-situ). Les premiers résultats ont permis d'élucider certaines voies de décomposition de ces différents COVThe interactions between the active species generated by a non thermal plasma and various material surfaces have been studied in this work. In a first part, biopolymers coming from biomass have been the subject of our investigations as they offer a great reservoir for a platform molecule, glucose, from which valuable chemicals can be generated. More specifically, the effects of a dielectric barrier discharge plasma on the structure and depolymerization of inulin, cellulose and starch were evaluated. For that purpose, the electrical and chemical characteristics of the plasma discharge were varied and their effects on the biopolymers evaluated in order to understand the reaction mechanisms. Our results showed that a plasma pre-treatment increased considerably the final monomer yield (in glucose and fructose) compared to the untreated starting material (84 and 54 % yield in glucose from plasma treated starch and cellulose, instead of 65 and 1 % for the same untreated samples). This effect could be partly explained by the depolymerization of the amorphous areas of the polymers by and acid attack within the plasma discharge.In a second part, the study focused on the removal of VOCs by coupling non-thermal plasma and inorganic materials. For this purpose, we designed and implemented an innovative apparatus. It consists of a plasma-catalyst reactor with controlled atmosphere that allows the analysis of the catalyst surface by IR spectroscopy (DRIFT). The decomposition of four VOCs (isopropanol, acetone, ethanol and toluene) adsorbed on different metallic oxides (y-Al2O3, CeO2 and TiO2) placed within the discharge area have been studied in situ using this method. The first results have enlightened the decomposition pathways of the different VOCs
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Khacef, Ahmed. „Plasmas hors équilibre thermodynamique et applications : développement de sources UV-X, dépollution (DéNOx, DéCOV), et production de gaz de synthèse“. Habilitation à diriger des recherches, Université d'Orléans, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00198361.
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Les travaux présentés dans cette Habilitation à Diriger des Recherches ont eu comme point de départ le développement, l'étude et l'utilisation de systèmes de décharges H.T. impulsionnelles. Ils ont porté sur différents sujets liés aux plasmas hors équilibre thermodynamique (essentiellement à pression atmosphérique) et à leurs applications dans des domaines aussi variés que la biologie, l'environnement ou l'énergétique.Le spectre des thèmes abordés est assez large et regroupe les études sur :
la cinétique réactionnelle du milieu actif du laser à excimère XeCl,
le développement de sources flash de rayonnement X,
les différents continua d'excimères de gaz rares à très haute pression (30 bars) excités par flash de rayonnement X,
la réduction des oxydes d'azote (deNOx) par association plasma-catalyse et oxydation des Composés Organiques Volatils (deCOV),
la production de gaz de synthèse et d'hydrogène à partir d'hydrocarbures, l'aide à la combustion des moteurs automobiles, et l'initiation de la réaction dite de "Water Gas Shift" pour la réduction du monoxyde de carbone par décharge à barrière diélectrique.
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Berthet, Agnès. „Propriétés du palladium déposé par jet atomique et par pulvérisation plasma sur des supports réfractaires (SiC et Si3N4) : texture, structure et réactivité en catalyse“. Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10156.
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Le carbure de silicium sic et le nitrure de silicium si 3n 4 sont des materiaux refractaires possedant de bonnes proprietes mecaniques, une grande stabilite chimique et une excellente conductivite thermique. Ils offrent donc un interet potentiel comme supports de phases actives catalytiques, notamment pour les reactions exothermiques. Les resultats presentes ici concernent l'elaboration, la caracterisation et la reactivite de catalyseurs modeles a base de pd, depose sur du carbure et du nitrure de silicium par deux procedes de metallisation : l'evaporation thermique et la pulverisation plasma. Pour les depots elabores par vapodeposition sur sic, la caracterisation par xps, afm, tem et gisaxs met en evidence une croissance bidimensionnelle de couches de palladium en interaction avec le support. A l'inverse, un phenomene de croissance tridimensionnelle est observe pour les echantillons pd/sic prepares par voie plasma. L'activite des catalyseurs pd/sic en hydrogenation du butadiene-1,3 varie selon la methode d'elaboration et la teneur en metal, mais est comparable a celle du palladium monocristallin lorsque la teneur en pd est superieure a 1. 5 10 1 5 atomes par centimetre carre. Les systemes pd/si 3n 4 synthetises par les deux procedes de depot presentent des caracteristiques morphologiques et electroniques similaires avec une croissance bidimensionnelle sans forte interaction entre le metal et le support. Les activites catalytiques en hydrogenation du butadiene sont voisines et atteignent la valeur obtenue avec pd(111) pour les depots de plus forte teneur en palladium. Ces catalyseurs sont egalement testes en oxydation partielle du methane en reacteur pulse. Les resultats mettent en evidence la formation du gaz de synthese par un mecanisme direct avec cependant une faible valeur d'activite.
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O'donnell, Benedict. „La croissance plasma de nanofils de silicium catalysée par l'étain et l'indium et applications dans les cellules solaires à jonctions radiales“. Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00761566.
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Cette thèse présente des cellules solaires en silicium deposées par plasma dans lesquelles la lumière est piégée par un réseau désorganisé de nanofils de silicium. Le dépôt sous vide des nanofils permet de contourner les étapes de texturation de substrat typiquement requises pour augmenter le parcours moyen des photons dans les cellules solaires en couches minces classiques. Des gouttes d'étain et d'indium servant à catalyser la croissance de ces nanofils ont été déposées et disposées sous vide sur des substrats d'oxide trasparent conducteur. Des agencements de gouttes métalliques aux diamètres et densités couvrant plusieurs ordres de grandeur ont été obtenus en optimisant les matériaux et les conditions de dépôt utilisés. En comparant l'aptitude de différents métaux à catalyser la croissance de nanofils de silicium, des distinctions majeures ont été établies entre les métaux de transition et Sn, In, Bi, Ga, Pb et Al. Le cas des nanofils de silicium catalysés par des gouttes d'étain a été étudié en profondeur. Des réseaux désorganisés de nanofils dopés de type P ont été recouverts de couches de silicium amorphe hydrogéné intrinsèque et dopés N, ainsi que d'une couche d'oxide d'ITO pour former des réseaux de 107 jonctions PIN radiales couvrant des surfaces de 3,1 mm². Ces cellules présentent des tensions à circuit ouvert de 0,8 V et des courants de court-circuit de 13 mA/cm² bien qu'elles soient entièrement déposées par des étapes sous vide sur des substrats non texturés.
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Gulko, Ilya Dmitrievich. „Ns Pulse / RF Hybrid Plasmas for Plasma Chemistry and Plasma Assisted Catalysis Applications“. The Ohio State University, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1598271986860656.
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Jeon, Taewoo. „Cellules solaires hybrides à base de polymères et de nanofils de silicium fabriqués par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma“. Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00917826.
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Les cellules photovoltaiques proposent une solution au problème énergétique en raison de leur source inépuisable: le soleil. Plusieurs types de cellules, qu'elle soient inorganiques ou organiques, sont étudiées, avec comme objectif d'obtenir de hauts rendements pour de faibles coûts. Dans ce contexte, ce travail de thèse se propose d'étudier des cellules solaires hybrides nanostructurées à base de nanofils de silicium et de matériaux organiques afin de bénéficier des avantages de ces différents matériaux. La morphologie controlée de la croissance des nanofils de silicium par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) via un procédé Vapeur-Liquide-Solide est présentée. Le mélange de matériaux organiques est ensuite déposé sur les nanofils de silicium par un procédé d'enduction par centrifugation. Dans ce type de cellules hybrides, les nanofils de silicium jouent le rôles de matériaux accepteurs ou aident à l'absorption de la lumière. Pour améliorer les performance de ces cellules, il est nécessaire d'optimiser la qualité du réseau de nanofils par une gravure chimique visant à éliminer les traces de catalyseur résiduelles ainsi que l'oxyde natif du silicium. Cet effet de la gravure a été largement étudié et discuté. De plus les propriétés d'accepteur d'électrons des nanofils de silicium à base de catalyseurs de Bismuth ont été étudiées. Les résultats montrent clairement le potentiel de ce type de cellules, notamment 1) l'augmentation de la conversion de lumière par l'amélioration de l'efficacité du rendement quantique pour les grandes longueurs d'onde, 2) l'utilisation d'une grande variété de nanofils avec des morphologies et propriétés électriques finement controlées.
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Chen, Guoxing. „A study of microwave plasma-assisted CO2 conversion by plasma catalysis“. Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2017. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/255888.
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Climate change and global warming caused by the increasing greenhouse gases emissions (such as CO2) in the atmosphere recently attract the attention of the scientific community. These large emissions have been correlated to the Global Warming effect which has many consequences across the globe, including glacial retraction, ocean acidification and increased severity of weather events. With green technologies still in the infancy stage, it can be expected that CO2 emissions will stay this way for a long time to come. It is necessary to find an alternative way to get rid of the resulting environmentally harmful emissions. A promising solution is the use of CO2-free electrical energy produced, for example, by renewable or nuclear sources, for dissociation of CO2 or other greenhouse gases, followed by their conversion into easily storable fuels. In this context, the CO2 re-utilization to synthesize syngas, fuels or chemical compounds as well as pure CO2 dissociation into CO and O2, is of a special interest. Among the different methods to convert CO2 into added-value products (thermolysis, thermochemical cycles, electrolysis, photocatalysis, etc), the discharges sustained by microwave radiation combining high electron and low gas temperature have already demonstrated huge potential for plasma-assisted CO2 conversion. The present research work is targeted to the systematic investigation of the microwave-assisted conversion of various CO2-based gas mixtures being especially focused on plasma catalysis. The different physical effects affecting the efficiency of plasma catalysis are considered, for a better understanding of the synergistic effects between plasma and catalyst. The characterization of microwave discharges is performed by various plasma diagnostics methods, including optical spectroscopy and gas chromatography. In addition, the catalysts have been characterized by the state of art material characterization techniques, such as Transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, etc. Such a combined characterization of both plasma and catalysts is performed for the sake of better understanding of the plasma-catalytic processes.In the first part of this study, the different dissociation pathways of the studied molecule as a function of different plasma parameters are considered by evaluating the composition with different plasma diagnostic techniques. A simple increase of Specific Energy Input (SEI) is not a promising solution since in this case the energy efficiency drops. The beneficial effects of lowering the pulse frequency for increasing CO2 conversion efficiency are observed and discussed. The obtained results are explained by the relation between the plasma pulse parameters and the rates of the relevant energy transfer mechanisms in the discharge. Simultaneous dissociation of CO2 and H2O has been investigated as well. It was clearly demonstrated that both H2 and CO productions are strongly affected by the different plasma parameters. The second part of this study deals with the effects of catalyst preparation method, nature of plasma activation gas, gas admixture, as well as NiO content and their influences on the CO2 conversion and energy efficiencies in microwave plasma. It was found throughout this work that the catalyst preparation method has a significant effect on the chemical and physical properties of the catalysts, which in turn strongly influences CO2 conversion and energy efficiencies of this process. In particular Ar plasma treatment results in a higher density of oxygen vacancies and a very favorable distribution of nickel oxide on the TiO2 surface. It is concluded that, the oxygen vacancies are the key factor explaining high catalytic activity in CO2 decomposition. The dissociative electron attachment of CO2 at the catalyst surface enhanced by the oxygen vacancies and plasma electrons can explain the observed increase of CO2 conversion efficiency as well as the energy efficiency. A mechanism explaining the observed plasma–catalyst synergy is proposed. The overall aim is to establish a model describing the interaction between highly reactive species produced in plasma discharge and supported catalyst for the conversion of CO2 into useful compounds.Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie
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Rouffet, Benoît. „Etude d'un réacteur de post-décharge d'azote en flux dédié à la décontamination de l'instrumentation médicale : application à la détermination des probabilités de recombinaison hétérogène de l'azote atomique“. Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/329/.
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Les stérilisateurs actuels (autoclaves, stérilisateurs à oxyde d'éthylène, irradiateurs gamma) sont incompatibles avec les matériaux thermosensibles de plus en plus souvent utilisés dans l'instrumentation médicale moderne et avec les prescriptions sanitaires imposées par les organismes de normalisation. La stérilisation par plasma apparaît aujourd'hui comme un possible moyen alternatif en termes de pouvoir décontaminant, de sécurité d'utilisation pour les personnes et les matériels et de coût de production. Des travaux précédents réalisés dans notre équipe ont démontré la bonne efficacité antibactérienne de post-décharges en flux fonctionnant à basse pression dans l'azote pur et ont permis d'identifier les atomes d'azote comme vecteur essentiel de la décontamination. L'optimisation du procédé implique une bonne compréhension de l'écoulement réactif post-décharge. Dans cette thèse, nous avons réalisé un réacteur de post décharge expérimental permettant d'effectuer un ensemble de diagnostics concernant la concentration en atomes d'azote (titrage au monoxyde d'azote et fluorescence induite par laser), la température du gaz et la température des substrats exposés. Les cartographies obtenues sont ensuite comparées à celles fournies par un modèle fluide tridimensionnel du réacteur. Pour le domaine de pression étudié (5-30 Torr), la disparition des atomes d'azote est principalement liée aux processus de recombinaison hétérogène à l'interface gaz / paroi, caractérisés par la probabilité de recombinaison de gN. Dans la littérature, les données quantitatives concernant ces probabilités sont inexistantes ou peuvent différer de plusieurs ordres de grandeur. Deux méthodes, basées sur les profils de densité atomique mesurés au voisinage des substrats introduits dans le réacteur et sur l'augmentation de leur température de surface (liée au caractère exothermique de la recombinaison hétérogène) ont permis d'obtenir des valeurs de gN pour différents matériaux. Enfin, des résultats de tests de décontamination de tubulures de faibles diamètres(d < 1 cm) par le procédé post décharge sont présentésThe current sterilizers (autoclaves, ethylene oxide sterilizers, gamma irradiation) are incompatible with the temperature materials increasingly used in medical instrumentation and with modern sanitary requirements imposed by standards rules. Plasma sterilization emerged as a possible alternative means in terms of power decontaminant, security of use for people and materials and production costs. Previous works made in our team showed good antibacterial effectiveness of post-discharge flow operating at low pressure in pure nitrogen and have identified the nitrogen atoms as the vehicle for decontamination. The optimization process involves a good understanding of the flow reactive post-discharge. In this thesis, a post discharge reactor was made to make a diagnosis on the concentration of nitrogen atoms (titration of nitrogen monoxide, laser-induced fluorescence), the gas temperature and the temperature of the substrate exposed. The maps obtained are then compared to those provided by a fluid three-dimensional CFD model of the reactor. For the pressure range studied (5-30 Torr), the disappearance of nitrogen atoms is mainly related to the processes of heterogeneous recombination at the gas / wall interface, characterized by the recombination probabilities gN. In literature, quantitative data on those probabilities are nonexistent or can differ by several orders of magnitude. Two methods, based on atomic density profiles measured in the vicinity of substrates introduced into the reactor and on surface temperature increase (related to the exothermic character of the heterogeneous recombination) have yielded the gN values for different materials. Finally, test results decontamination of small diameter tubing (d <1 cm) by the post discharge process are presented
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Redolfi, Michaël. „Etude de l' Oxydation de différents types d'hydrocarbures par des procédés utilisant des techniques de déharges électriques non- thermiques à pression atmosphérique: application à la problématique du démarrage à froid“. Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00358147.
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Ce travail a pour objectif d'explorer l'efficacité des procédés plasmas à oxyder les hydrocarbures émis à l'échappement moteur lors du démarrage à froid. Nous avons étudié la dégradation d'un composé modèle : l'acétylène. Nous avons montré qu'il était possible de l'oxyder quantitativement par des décharges pauvres en oxygène en utilisant une configuration Fil-Cylindre. Les principaux produits d'oxydation sont CO et CO2. Une étude cinétique a montré que la principale voie d'élimination de l'acétylène est l'oxydation de celui-ci avec l'oxygène atomique. Nous avons également étudié la dégradation de composés plus complexes : le toluène et le naphtalène. La dégradation s'avère plus efficace pour le naphtalène que pour le toluène. Une dernière étude a montré que la nature d'un lit fixe de matériau (Al2O3, TiO2...) au sein de la décharge pouvait affecter les performances du procédé d'oxydation en influençant le mécanisme de propagation de la décharge ou par le biais de la chimie de surface.
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Gicquel, Alix. „Etude des processus catalytiques heterogenes dans les milieux plasmas basse pression hors-equilibre“. Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066396.
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Etude des reacteurs tubulaires a plasma basse pression dans le cas de reactions consecutives cinetiquement controlees par une etape endothermique. Le role catalytique d'une feuille de tungstene se traduit par une augmentation de l'excitation vibrationnelle des molecules dans la couche limite; a contrario, le transfert d'energie vers le solide est d'autant moins important que le solide est meilleur catalyseur. L'excitation vibrationnelle se communique aux molecules reactives au cours de transfert vibration-vibration. Les especes reactives sont alors susceptibles de franchir les verrous reactionnels soit en phase gazeuse (etape endothermique) soit en phase heterogene (etape de chimisorption)
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Sarhid, Iyad. „Catalysis assisted by plasmon“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS227.
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Les nanoparticules (NPs) métalliques ont de nombreuses applications en catalyse. Certaines d’entre elles (or, argent, cuivre) présentent une absorption dans le visible résultant de l’excitation du plasmon de surface par un champ électromagnétique extérieur. Nous proposons dans ce projet de coupler les propriétés catalytiques de nanoparticules à base d’or avec leurs propriétés de résonance de plasmon de façon à assister la réaction catalytique notamment par l’effet thermique qui en découle. Cette approche de catalyse assistée par plasmon, est générale et peut être utilisée pour une variété de procédés catalytiques exothermiques et endothermiques impliquant des nanoparticules. Cette catalyse assistée par plasmon permettra de réaliser des réactions catalytiques à moindre coût énergétique sous lumière solaireMetallic nanoparticles (NPs) have many applications in catalysis. Some of them (gold, silver, copper) have a visible absorption resulting from the excitation of the surface plasmon by an external electromagnetic field. In this project, we propose to couple the catalytic properties of gold-based nanoparticles with their plasmon resonance properties in order to assist the catalytic reaction, in particular by the resulting thermal effect. This plasmon-assisted catalysis approach is general and can be used for a variety of exothermic and endothermic catalytic processes involving nanoparticles. This plasmon-assisted catalysis will make it possible to carry out catalytic reactions at lower energy cost under solar light
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Ruddick, Victoria Jane. „Plasma versus thermal activation of the Phillips catalyst“. Thesis, Durham University, 1996. http://etheses.dur.ac.uk/5346/.
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Silica supported chromium oxide catalysts, known as Phillips catalysts, are used in the production of over 40% of the world's high-density polyethylene. The original catalyst comprised CrO(_3) impregnated onto silica. Due to the carcinogenic nature of chromium(VI), chromium(m) catalyst precursors which are oxidised during calcination are now preferred. Two such precursors have been employed throughout the studies reported in this thesis; one is prepared by the aqueous impregnation of a silica support with basic chromium(in) acetate, whilst the other comprises a dry-blended mixture of chromium(m) acetylacetonate with silica. Calcination of the two precursors has been studied using a combination of temperature-programmed quadrupole mass spectrometry and infrared spectroscopy. The chromium(III) acetylacetonate precursor is postulated to disperse near its melting point and react via an acetate intermediate. Both precursors may therefore be expected to produce the same catalyst following calcination. The study of subsequent CO reduction of these calcined catalysts by quadrupole mass spectrometry supports this observation. The reduction is found to proceed via a Langmuir-Hinshelwood mechanism, both precursors demonstrating the same behaviour. Activation energies for the catalyst reduction have been determined from the corresponding Arrhenius plots. Quadrupole mass spectrometry techniques have identified 1-hexene production during the early stages of polymerization using the CO reduced catalysts. This indicates the formation of a chromacyclopentane intermediate species which may also be involved in the mitiation of polymerization. The continuous fragmentation of the catalyst support and polymer growth have been investigated using contact mode and phase-imaging atomic force microscopy. Non-equilibrium plasma oxidation of the two catalyst precursors has been studied by quadrupole mass spectrometry. An active catalyst is obtained from the chromium(m) acetate catalyst, however the dry-blended chromium(in) acetylacetonate precursor is unable to achieve the dispersion required, and the oxidised species are inactive for ethylene polymerization.
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Bouamra, Kahina. „Physico-chimie d'une décharge électrique impulsionnelle dans un mélange air iso-octane : application au reformage par association plasma-catalyseur“. Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112320.
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Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de la production d'hydrogène (reformage), pour alimenter un véhicule pile à combustible, à partir d'un hydrocarbure : l'iso-octane, et par l'association d'un plasma non thermique à un catalyseur. Il fait l'objet d'une collaboration entre PSA Peugeot Citroën et le LPGP. Le plasma non-thermique utilisé est une Décharge à Barrière Diélectrique, couplé ou non à un catalyseur de reformage de l'iso-octane. Les résultats expérimentaux montrent que les caractéristiques électriques de la décharge (tension, courant, énergie) dépendent de la température du mélange gazeux et de la présence de la vapeur d'eau. La mesure de la concentration de l'iso-octane, traité par plasma, donne un taux élevé de conversion de l'hydrocarbure : 80% de conversion dès la température ambiante pour une énergie 280 J/l, et une conversion totale à 600°C pour une énergie 30 J/l. L'analyse des produits en sortie de la décharge et en post-décharge a permis d'identifier : H₂, CO, CO₂, hydrocarbures, cétones et oléfines. . . Nous avons présenté des schémas cinétiques pouvant expliquer la formation des molécules identifiées. Les concentrations d'hydrogène mesurées ne dépassent pas les quelques centaines de ppm de H₂ à 600°C et à partir de 1000 ppm d'iso-octane dans 1 l/min d'air. C'est donc insuffisant pour une application industrielle. Un catalyseur de reformage en rhodium est couplé au plasma pour améliorer le rendement en H₂. Nous avons montré l'activation du catalyseur à une température au-dessous de sa température de fonctionnement minimale, par l'application d'une décharge en amont du catalyseur à une énergie supérieure ou égale à 80 J/lThis thesis deals with the hydrogen production (reforming), for use in a fuel-cell vehicle, from a hydrocarbon: iso-octane, using a non-equilibrium plasma coupled to a catalyst. This work is part of a PSA Peugeot Citroen and LPGP program. A Dielectric Barrier Discharge is used as a non-equilibrium plasma, with or without a reforming catalyst of iso-octane. The experiments show that characteristics of the electric discharge (voltage, current, energy) are dependent on the flowing gas temperature and the presence of water vapour. Plasma chemical decomposition of iso-octane is higher and increased with temperature: 80 % at ambient temperature and 280 J/l energy, 100 % at 600°C and 30 J/l. The conversion by-products are analysed outlet discharge and post-discharge, namely H₂, CO, CO₂, hydrocarbons, ketones and olefins. . . The formation of these molecules is explained using kinetic schemes for the oxidation of iso-octane. From 1000 ppm of iso-octane in 1 l/min of air, a few hundred ppm of hydrogen are measured. Lt's insufficient for an industrial application. In order to improve the plasma efficiency, a reforming rhodium-catalyst of iso-octane is coupled to the discharge. We showed that a plasma pretreatment of the gas at 80 J/l and 250°C induced a catalyst activation at a temperature below its normal minimal operating temperature
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Wallis, Anna Elizabeth. „Plasma-catalysis for the removal of gaseous pollutants“. Thesis, University of Manchester, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.542752.
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Essakhi, Adil. „Réacteurs structurés pour réactions exothermiques : application à l’oxydation déshydrogénante du propane sur catalyseurs VOx/TiO2 déposés sur plaques et mousses en acier inox“. Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10012/document.
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Le système catalytique hétérogène V2O5/TiO2 est utilisé industriellement dans l’oxydation de l’o-xylène en anhydride phtalique et fait l'objet de très nombreux travaux depuis une trentaine d'années car il constitue un modèle d'interface solide/solide très intéressant. Ce catalyseur est utilisé aussi dans la réaction exothermique d’oxydation déshydrogénante (ODH) du propane en propène. Cependant la sélectivité en propène dépend très fortement de la température car la réaction de combustion est fortement favorisée. Les réacteurs à lit fixe ne permettent pas une bonne dissipation de la chaleur, d’où la formation de points chauds menant à la formation de CO2 et conduisant à une désactivation prématurée du catalyseurNous avons tenté de mieux maîtriser les transferts de chaleur lors de la réaction en utilisant un réacteur à parois catalytiques (réacteur structuré). L’acier inox a été choisi en raison de son emploi dans les réacteurs industriels et sa conductivité thermique meilleure que celle d’une céramique. Les différentes étapes nécessaires pour recouvrir des substrats métalliques en acier inox par un dépôt mécaniquement, thermiquement et chimiquement stable de catalyseur V2O5/TiO2 ont été étudiées. Pour éviter l’empoisonnement de la phase active VOx par les éléments du substrat, l’inox a été recouvert au préalable par une couche de silice amorphe obtenue par Remote Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition. Les paramètres ont d’abord été mis au point pour des plaques inox représentant des parois de réacteur, puis adaptés à des mousses en inox de forte macroporosité. Les dépôts successifs ont été caractérisés par diverses techniques (XRD, Spectroscopie Raman, microsonde de Castaing, etc.). Lespropriétés catalytiques ont été comparées dans les mêmes conditions opératoires à celles de catalyseur V2O5/TiO2 en poudre de même composition. Le rendement en propène a ainsi été augmenté de 50% à 10% de conversionThe heterogeneous catalyst V2O5/TiO2 is used industrially for the oxidation of o-xylene to phtalic anhydride. It has been the object of numerous works since more than thirty years and constitutes an interesting model solid/solid interface. It has also been studied for the exothermic reaction of oxidative dehydrogenation of propane. However, combustion reaction being favored, the selectivity to propylene decreases as conversion increases and is strongly dependent on temperature. Traditional fixed packed bed reactors do not allow a good dissipation of heat thus generating hot spots producing CO2 and rapid catalyst deactivation. We have tried to better control the heat transfer of this reaction by using a coated structured reactor. Stainless steel was chosen as structuring material due to its common use in industrial reactors and for its heat conductivity. The steps leading to mechanically, thermally and chemically stable coatings of V2O5/TiO2 on metallic substrates have been studied. To avoid poisoning of the active VOx phase by elements migrating from the substrate, a protective amorphous silica layer was deposited by Remote Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition. Coating parameters have first been determined for plane plates representative of reactor walls and then adapted to macroporous foam inserts. At all steps of preparation, the coatings have been characterized by several techniques (XRD, Raman Spectroscopy, Electron Probe Micro Analysis …). The catalytic properties have then been compared to V2O5/TiO2 powder catalysts in similar operating conditions. Using the structured reactor, yield in propylene could be increased by 50% at 10% conversion
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Gallon, Helen Jennifer. „Dry reforming of methane using non-thermal plasma-catalysis“. Thesis, University of Manchester, 2011. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/dry-reforming-of-methane-using-nonthermal-plasmacatalysis(3d260efa-9f5a-4151-bdeb-14d92ea66f4a).html.
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This thesis has studied CO2 reforming of CH4 in atmospheric pressure, non-thermal plasma discharges. The objective of this research was to improve the current understanding of plasma-catalytic interactions for methane reforming. Chapter 1 introduces the existing and potential applications for methane reforming products. The industrial approaches to methane reforming and considerations for catalyst selection are discussed. Chapter 2 introduces non-thermal plasma technology and plasma-catalysis. An introduction to the analytical techniques used throughout this thesis is given. Chapter 3 investigates the effects of packing materials into the discharge gap. The materials were found to influence the reactant conversions for dry reforming of methane in the following order: quartz wool > no packing > Al2O3 > zeolite 3A > BaTiO3 > TiO2. In addition to the dielectric properties, the morphology and porosity of the materials was found to influence the reaction chemistry. The materials also affected the electrical properties of the plasma resulting in surface discharges, as opposed to a filamentary discharge mode. Chapter 4 investigates the effects of variation in CH4/CO2 ratios on plasma-assisted dry reforming of CH4. Differences in the reaction performance for different feed gas compositions are explained in terms of the possible reaction pathways and the electron energy distribution functions. A NiO/Al2O3 catalyst is introduced for plasma-catalytic dry reforming of CH4, which was found to have no significant effect on the reaction performance at low specific input energies. Chapter 5 presents the plasma-assisted reduction of a NiO/Al2O3 catalyst by CH4 and H2/Ar discharges. When reduced in a CH4 discharge, the active Ni/Al2O3 catalyst was effective for plasma-catalytic methane decomposition to produce H2 and solid carbon filaments. A decrease in the breakdown voltage was observed, following the catalyst reduction to the more conductive Ni phase. Chapter 6 investigates the performance of the plasma-reduced Ni/Al2O3 catalysts for plasma-catalytic dry reforming of methane. Whilst the activity towards dry reforming of CH4 was low, the CH4 plasma-reduced catalyst was found to be effective for catalysing the decomposition of CH4 into H2 and solid carbon filaments; both potentially useful products. Chapter 7 discusses further work relevant to this thesis.
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Caillard, Amaël. „ELABORATION D'ELECTRODES DE PILES A COMBUSTIBLE PAR PLASMA“. Phd thesis, Université d'Orléans, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00150605.
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Cette thèse en cotutelle résulte de la collaboration entre le laboratoire français GREMI (Orléans) et le groupe australien SP3 (Université National Australienne) sur l'optimisation des piles à combustible par procédé plasma. Mon projet d'étude concerne le développement d'une électrode de pile à combustible constituée d'une nanostructure carbonée imprégnée d'agrégats de catalyseur platine, l'enjeu étant de réduire la quantité de platine tout en conservant de bonnes performances électrochimiques. Durant la première partie passée en France, des électrodes traditionnelles non catalysées ont été imprégnées d'agrégats de platine sur quelques centaines de nanomètres par pulvérisation plasma. Cette méthode a permis de réduire considérablement la charge de platine par rapport à une électrode traditionnelle catalysée chimiquement tout en réduisant légèrement ses performances. La seconde moitié de ma thèse en Australie concerna la croissance d'un support catalytique carboné de grande surface spécifique optimisé pour l'application pile à combustible. Des nanofibres de carbone (CNF) ont donc été déposées sur du papier de carbone recouvert d'une fine couche de nickel en utilisant un procédé CVD (Chemical Vapor Deposition) dans un réacteur plasma Helicon que j'ai conçu et développé. La morphologie des CNF a été caractérisée et optimisée en fonction des paramètres plasmas. Ce tapis de CNF a été imprégné d'agrégats de platine par pulvérisation plasma Helicon. Dans cette nouvelle électrode entièrement réalisée par plasma, le catalyseur dispersé est cette fois réparti sur quelques micromètres ce qui permettra d'augmenter les performances électriques de la pile.
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Binny, Dustin. „Plasma functionalization of graphene nanoflakes for non-noble catalyst in fuel cells“. Thesis, McGill University, 2013. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=117182.
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Two major obstacles currently limit the commercial viability of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs): cost and operating life. The most important contribution to the high cost of these systems is the use of platinum (Pt) as a catalyst, especially on the cathode where the oxygen reduction reaction (ORR) takes place. This thesis is part of the intensive international research efforts to find an alternative substitute for platinum. Doped carbon nanomaterials have been identified as a potential replacement for platinum ORR-electrocatalyst due to their excellent electrical conductivity and chemical resistance in acidic and basic environments. By doping the carbon nanomaterials with nitrogen, in the preferred pyridinic and quaternary forms, iron can be coordinated to complete the catalytic sites on an atomic scale. Nanocrystalline powder has recently been developed in the Plasma Processing Laboratory (PPL) at McGill University. The particles constituting the powder, in the form of graphene nanoflakes (GNFs), are formed by the superposition of ten graphene layers on average and have a spatial extension on the order of hundreds of nanometers. These planes have many terminating edges upon which nitrogen can be incorporated due to their high reactivity. The crystallinity also leads to a highly stable material paving the way for a promising catalyst replacement in the PEMFC.The objective of this thesis is to take these crystalline GNFs and dope them with nitrogen in high quantities on the edges of the graphene planes in pyridinic and quaternary forms to create the catalytic sites necessary for ORR. An inductively-coupled thermal plasma (ICP) is used to dissociate methane at very high temperatures, with homogeneous GNF nucleation commencing shortly after by way of rapid quenching. Nitrogen doping occurs in a second treatment phase by manipulating plasma conditions in order to create excited and dissociated nitrogen species that react at the edges of the GNFs.Nitrogen doping up to 33.4 at.%Ntotal has been demonstrated, which bests any other nitrogen-doped graphene by at least a factor of 2.6 and even the best nitrogen-doped carbonaceous material by 67%. Pyridinic and quaternary nitrogen constitute 8.2 at.%Npyrid and 4.9 at.%Nquat, respectively. This has been done whilst maintaining the crystalline structure and without introducing defects or impurities that would otherwise affect crystallinity and durability of these materials in future potential applications. Sequential in-situ GNF synthesis and deposition/dispersion onto a carbon cloth, which functions as the gas diffusion layer (GDL) in fuel cells, has also been demonstrated. Solid anchoring of the deposited GNFs on the individual carbon fibers is observed, and columnar growth with open film porosity reveals GNF films of micrometer-scale thicknesses. These films also exhibit desirable properties required for the ORR: porosity, homogeneity over a large area, good contact to the electrical transport throughout the network of particles and accessibility to the catalytic sites. The obtained properties seem in fact unmatched by catalytic particle ink applications commonly used in the manufacture of the catalyst layer. This in-situ work is promising and original, establishing a potential new method of producing membrane electrode assemblies (MEAs) in PEM fuel cell manufacturing.This new graphene nanomaterial could also pave the way for its potential use in supercapacitors, solar cells, biosensors, batteries, fuel storage, field-effect transistors, filtration and electrochemical devices, in addition to the fuel cell catalysis applications under study.Deux obstacles majeurs limitent présentement la viabilité commerciale des piles à combustibles à membrane électrolyte polymérique (PEMFC), leurs prix et durée d'opération. La contribution la plus importante au coût élevé de ces systèmes est l'utilisation du platine (Pt) en tant que catalyseur, en particulier au niveau de la réaction de réduction de l'oxygène (ORR). Une activité de recherche intense à l'échelle internationale est en cours pour trouver une alternative de remplacement pour le platine; cette thèse s'inscrit dans cet effort. Certains matériaux tels les nanostructures à base de carbone fonctionalisées semblent prometteurs en tant que catalyseur pour la réaction ORR, en particulier de par leur bonne conductivité électrique et leur résistance à la dégradation en milieux acides ou alkalins. Les sites catalytiques dans ces matériaux sont établis par une fonctionalization spécifique à l'azote sur laquelle une coordination d'atomes de fer est ajoutée, formant ainsi des sites catalytiques dispersés à l'échelle atomique. Une poudre nanocrystalline a récemment été développée au Laboratoire de procédés plasmas (LPP) de l'Université McGill. Les particules formant cette poudre ont la forme de nanoflocons de graphene (NFG) formés par la superposition d'une dizaine de plans de graphène en moyenne, et ayant une extension spatiale de l'ordre de la centaine de nanomètres. Les bords de ces plans ont la réactivité et la structure nécessaire pour incorporer des fonctionalités à l'azote tout en maintenant la cristallinité des plans intacte. La grande cristallinité de ces matériaux leur donne une très bonne résistance à la corrosion et au milieux acide des PEMFC, et en font un candidat prometteur pour remplacer le platine.L'objectif de cette thèse et d'insérer une quantité important de fonctionalization à l'azote de forme pyridinique et quaternaire sur les bords des NFG afin de créer les sites catalytiques nécessaires pour la réaction ORR. Un plasma thermique à couplage inductif (ICP) est utilisé pour la dissociation du méthane à haute température, suivi d'une nucléation homogène des NFG dans les zones de trempe rapide du jet de plasma. La fonctionalization à l'azote est effectuée dans une deuxième phase du traitement en modifiant les paramètres d'opération du plasma afin de mettre à profit les espèces exitées et dissociés d'un plasma d'azote.Une fonctionalization à l'azote jusqu'à 33.4 at.%Ntotal est obtenue dans ce projet, cette valeur étant 2.6 fois supérieure au meilleur résultat obtenu dans la littérature pour le graphène fonctionalizé à l'azote, et même 67% supérieure au meilleur matériau carboné avec fonctionalité azote. Les fonctionalités à l'azote pyridinique et quaternaire constituent respectivement 8.2 at.%Npyrid et 4.9 at.%Nquat. Ces résultats sont obtenus en maintenant la structure NFG intacte, en particulier en maintenant leur crystallinité et sans l'introduction de défauts de structure ou d'impuretés pouvant diminuer la performance du matériau au niveau des applications. Une déposition in situ des NFG à l'intérieur du réacteur de synthèse sur une membrane de carbone telle qu'utilisée dans les piles à combustible a également été démontrée. Un bon ancrage du dépôt de NFG est observé sur la membrane, et une croissance colonnaire avec porosité ouverte du film montre des épaisseurs du film de NFG de l'ordre du micromètre. Ces films montrent également les propriétés requises pour la RRO, soit la porosité, l'homogénéité sur une grande surface, un bon contact dans tout le réseau de particules pour le transport électrique, et l'accessibilité aux sites catalytiques. Les propriétés obtenues semblent en fait inégalée par les encres de particules catalytiques utilisées couramment pour la fabrication de la couche catalytique. Cette déposition in situ semble donc prometteuse et originale pour établir une nouvelle méthode de production de l'assemblage membrane-électrodes dans la fabrication des piles à combustibles du type PEM.
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Leray, Alexis. „Identification des mécanismes physico-chimiques impliqués dans le post-traitement plasma des gaz d'échappement et études comparatives des différentes technologies plasma“. Thesis, Orléans, 2012. http://www.theses.fr/2012ORLE2049.
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Le nouveau mode de combustion HCCI est adapté pour réduire les émissions d’oxydes d’azote et de particules fines issues de moteurs Diesel afin de respecter les futures normes d’émission Euro de plus en plus drastiques. Ce type de combustion se traduit par l’augmentation des émissions de monoxyde de carbone et des hydrocarbures et par une faible température des gaz d’échappement retardant ainsi leur conversion par le catalyseur d’oxydation Diesel (DOC). C’est dans ce contexte environnemental et économique que le couplage plasma-catalyseur apparait comme une solution intéressante afin d’améliorer l’efficacité du traitement des gaz d’échappement Diesel. Cette thèse est dédiée à l’étude du couplage d’un plasma non-thermique de type décharge à barrière diélectrique (DBD) et d’un catalyseur d’oxydation Diesel (Pt-Pd/Al2O3) pour le traitement de mélanges gazeux représentatifs d’un échappement de moteur Diesel HCCI (O2-NO-H2O-CO-CO2-CH4-C3H6- C7H8-C10H22-N2). Les expériences avec un réacteur plasma pilote ont été menées sur deux bancs expérimentaux : le premier à l’échelle laboratoire en vue de comprendre la physico-chimie impliquant le plasma et le catalyseur avec une attention particulière pour les sous-produits de réaction, et le second à l’échelle industriel afin de déterminer l’efficacité et la faisabilité d’un tel couplage dans les conditions de débit et de température les plus proches possibles de celles rencontrées en sortie moteur véhicule. L’étude menée en fonction de la puissance injectée dans le milieu, la VVH, la température des gaz, ainsi que la nature du cycle de roulage a permis de montrer l’efficacité du plasma pour abaisser de façon significative la température d’activation du DOC pour l’oxydation de CO et des hydrocarbures. Aussi, la présence du plasma en amont du DOC a permis, sur un cycle NEDC simulé, une réduction de 68% et 42% des masses de CO et des hydrocarbures émis en accord avec la norme Euro6 (2014). L’efficacité du plasma pour l’oxydation des hydrocarbures et de NO à basse température dans ces conditions de débits élevés (jusqu’à 900 Lmin−1 sur le cycle NEDC) a été confirmée et les principaux produits de réaction identifiés et quantifiésThe new HCCI combustion mode is well adapted to improve nitrogen oxide and particulate matter reduction from Diesel engine in order to meet future emission regulations adopted in the Euro zone. However, HCCI engines emit relatively high amounts of unburned hydrocarbons and carbon monoxide due to lower engine exhaust temperature increasing the catalyst light-off time and decreasing the average efficiency of the Diesel oxidation catalyst (DOC). In this environmental and economic context, the combination of plasma with DOC has been considered especially for intermittent use during the cold start. The thesis presents the combination of nonthermal plasma upstream Diesel oxidation catalyst (Pt-Pd/Al2O3) applied to the treatment of simulating Diesel HCCI exhaust gas (O2-NO-H2O-CO-CO2-CH4-C3H6-C7H8-C10H22-N2). The studies were conducted at atmospheric pressure with a pilot-scale dielectric barrier discharge reactor (DBD) on two experimental devices. The first is a laboratory scale set-up (low flow rate : 20 Lmin−1) used to understand the physico-chemical involving the plasma and the catalyst by focusing on the by-products reactions. The second is an industrial scale (gas flow rate up to 260 Lmin−1) used to study the feasibility and the efficiency of the plasma-DOC system under conditions similar to those encountered in Diesel exhaust engine. The effects of the plasma, the DOC and the plasma-DOC systems on the exhaust gas have been investigated under various conditions. The main contribution of the plasma was to give a « thermal » and a chemical « push » to the DOC resulting in the decrease of light-off temperature for CO and HC oxidation. These improvements were shown to depend on the treatment conditions (injected energy i.e. energy density, space velocity, gas temperature and nature of the driving cycle). It is shown that for a simulated European Driving Cycle (NEDC), the combination of plasma upstream DOC reduces the cumulative mass of CO and hydrocarbons by about 68% and 42%, respectively, in accordance with the Euro 6 standard (2014). The efficiency of plasma for hydrocarbons and NO oxidation at low temperature in high flow conditions (up to 900 Lmin−1 on the NEDC) has been confirmed and the main reaction products identified and quantified
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Pethel, Michele Lee. „Plasmid-influenced changes in Mycobacterium avium catalase activity“. Thesis, Virginia Tech, 1988. http://hdl.handle.net/10919/43266.
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A virulent Mycobacterium avium strain, LR25, which carries 3 plasmids (18, 28, and 165 kb) and grows at 43°C was compared to its plasmid-free, avirulent segregant, strain LR163, to investigate the basis for the latter's inability to grow at 43°C. The failure of mid-log phase cultures of strain LR163 to grow at 43°C was dependent upon the presence of high levels of culture aeration. In addition, highly aerated mid-log phase cultures of strain LR163 failed to grow at 379C, By contrast, late-log phase cultures of strain LR163 were capable of growth when shifted to 43°9C under highly aerobie conditions. Mid-log phase cells of strain LR163 had 30% of the catalase activity of mid-log phase cells of strain LR25 and were more susceptible to hydrogen peroxide (0.08% w/v). Catalase activities of late-log, early-stationary, and stationary phase cells of strain LR163 were Significantly higher than mid-log phase cells. Catalase activity of strain LR25 was highest in cells of mid-log phase cultures, whereas the catalase activity of strain LR163 was highest in cells of stationary phase cultures. These data support the idea that plasmid-encoded genes influence M. avium catalase activity.Master of Science
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Uda, Gedaralage Mihiri Ekanayake. „Plasma assisted nanomaterials synthesis from sustainable sources“. Thesis, Queensland University of Technology, 2022. https://eprints.qut.edu.au/235732/1/Thesis-Mihiri%2BEkanayake3%2B.pdf.
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This thesis represents, Plasma assisted nanomaterial synthesis from sustainable sources, which uses plasma in atmospheric pressure to produce valuable nanomaterials. The sustainable sources such as seawater and biomass have been used together with plasma to develop novel methodologies in seawater desalination, water splitting, mung bean germination, CO2 capture and organic catalysis. This work includes alternative solutions for the major global problems such as water scarcity, clean energy production and global warming using readily available raw materials.
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Godfrey, Simon Paul. „Tailoring supported olefin polymerisation catalysts using non-equilibrium plasmas“. Thesis, Durham University, 1999. http://etheses.dur.ac.uk/4305/.
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Supported olefin polymerisation catalysts are used to produce more than 20 million tonnes of polyethylene a year. In this thesis, the application of non- equilibrium plasmas to Phillips, Ziegler-Natta, and metallocene catalysts is described. A Cr(acetate)/silica Phillips catalyst precursor was activated using either thermal, plasma, or combined activations. Oxygen plasma activation was found to completely oxidise the acetate ligands, but left a low chromium dispersion and high hydroxyl population on the support. This large hydroxyl population caused the resulting catalyst to display a low activity. Plasma dehydroxylation of the silica support was then studied with the aim of increasing the activity of the plasma activated catalyst. Non-isothermal CF4 plasma treatment of mesoporous silica decreased the total hydroxyl population to a level comparable to a 773 K thermal treatment. These optimum conditions were then applied to the catalyst precursor, which in combination with oxygen plasma activation, produced an active polymerisation catalyst. Also, it has been found that combined thermal and plasma activations produce catalysts of lower activity than when solely calcined, but the resulting polymers have a narrower molecular weight distribution. Next, it was shown that Zeigler-Natta catalyst supports can be prepared by ccl(_4) plasma chlorination of a dibutylmagnesium/silica precursor. This approach offers the benefits of fast reaction times and less chemical waste compared to conventional solution phase chlorination. Finally, the replacement of conventional inorganic supports by polymer analogues has been investigated. It has been shown that plasma fluorination can be used to passivate the internal pores of high surface area polystyrene beads, thereby providing an ideal inert high surface area medium for high activity metallocene catalysts. Overall, this work has demonstrated how non-equilibrium plasmas can be highly effective at chemically modifying porous media.
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Herrmann-Stanzel, Roland. „Energy Accommodation from Surface Catalyzed Reactions in Air Plasmas“. ScholarWorks @ UVM, 2019. https://scholarworks.uvm.edu/graddis/1012.
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Accurate knowledge of heat transfer to materials in recombining plasmas is needed to improve heat shield designs. A lack of understanding of the chemical component of surface heating motivates the use of conservative assumptions with regards to surface catalysis in the design of thermal protection systems (TPS) that detrimentally impact payload capability. Chemical heating is the release of potential energy from recombining reactive species on the surface to form molecules. For a stable surface interacting with partially-dissociated air, the chemical heating component is due to surface-catalyzed recombination reactions of atomic O and N to produce molecular O2, N2, and NO. Unfortunately, heat flux measurements provide no fundamental information about the surface recombination pathways involved, or how the energy reaches the surface. Rather, they give a total heating rate.
This work has taken steps to advance the current poor understanding about the chemical energy transport to and from material surfaces in high-temperature, recombining plasmas. A combination of spatially resolved laser-based diagnostics and emission spectroscopy was used to measure the number densities and gradients of the reactants (N, O), the products (NO, N2) and the energy distribution of recombined molecules (NO, N2) in the boundary layer adjacent to a plasma heated material. Laser excitation can probe individual species by electronic state (atoms) and by electronic, vibrational and rotational states (molecules). Emission can probe the radiative emission for a range of species and electronic, vibrational and rotational states of both atoms and molecules. These measurements of spatial variations in species concentrations through the boundary layer are directly related to near-surface gas-phase chemistry and energy exchange and have provided experimental information that was not currently available. Results provide the initial steps to determine recombination rates and the energy deposited on the surface due to surface catalyzed recombination of atomic nitrogen and oxygen in air plasma.
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Koeta, Ouya. „Élimination des polluants par plasmas froids et association à la catalyse : acétaldéhyde et phénol“. Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112131/document.
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L'objectif de ce travail était d'une part d'étudier la dégradation du phénol en milieu aqueux par un plasma GlidArc d'air humide et d'autre part d'étudier la conversion de l'acétaldéhyde dans des gaz atmosphériques par un plasma DBD généré par une haute tension impulsionnelle. Les résultats de l'étude paramétrique de la dégradation du phénol ont montré une augmentation de l'efficacité en fonction de la concentration initiale et du débit d'air humide. L'augmentation du gap entre les électrodes à occasionné celle de la concentration des ions nitrates. La majeur parie des nombreux produits de réactions est constituée d'acides carboxyliques mais aussi d'hydroquinone, de para-nitrophénol et de para-nitrosophénol. Cette identification a permis de dresser un schéma réactionnel de la dégradation du phénol. La conversion de l'acétaldéhyde a été effectuée dans des conditions de température allant de l'ambiante jusqu'à 300°C et dans deux types de mélanges: CH3CHO/N2 et CH3CHO/N2/O2 (jusqu'à 10% O2). Les résultats ont montré que le coût énergétique baisse en présence d'oxygène dans le mélange et également lorsque la température augmente. Les principaux sous-produits identifiés dans CH3CHO/N2 sont CO, H2, CH4, HCN, C2H6, CH3CN tandis que dans les mélanges oxygénés, CO2 et CO, CH2O, CH3OH sont les sous-produits les plus importants. L'étude cinétique menée à la suite de cette analyse grâce à un modèle 0D simplifié a permis de mettre en évidence le rôle primordial de la dissociation par quenching des états métastables d'azote et de l'oxydation notamment par O et OH dans la conversion de l'acétaldéhyde. La modélisation a aussi permis de comprendre les processus de formation des sous-produits majoritaires. Des catalyseurs à base de MnO2 ont été placés en aval de la zone de décharge pour décomposer l'ozone qui se forme abondamment dans les mélanges oxygénés surtout à basse température. L'oxygène atomique produit lors de cette décomposition oxyde l'acétaldéhyde résiduel et ses sous-produits. Le coût énergétique a ainsi été diminué et les concentrations des sous-produits comme CH2O et CH3OH ont été réduitesThis work aimed to study the degradation of aqueous phenol by humid air GlidArc plasma and to study the removal of acetaldehyde in atmospheric gas by pulsed DBD plasma. The parametric study of phenol degradation showed an increase in efficiency as a function of the initial concentration and humid air flow. The increase of the inter-electrodes gap has increased nitrate ions concentration. The numerous reaction products formed consist mostly of carboxylic acids. Other byproducts identified are hydroquinone, para-nitrophenol and para-nitrosophenol. By-products identification enabled drawing a reaction scheme of phenol degradation. The acetaldehyde removal has been achieved in temperature conditions ranging from ambient to 300°C and in two types of mixtures: CH3CHO/N2 and CH3CHO/N2/O2 (up to 10 % O2). The results showed that the energy cost decreases in the presence of oxygen in the mixture as well as when the temperature increases. In CH3CHO/N2, the main by-products are CO, H2, CH4, HCN, C2H6, CH3CN whereas in oxygenated mixtures, CO2 and CO, CH2O, CH3OH are the most important by-products. The kinetic study following this analysis, by using a simplified 0D model has highlighted the key role of the quenching of nitrogen metastables states and that of the oxidation of acetaldehyde, caused in particular by O and OH. The modeling also helped understanding the formation processes of major by-products. A MnO2 based catalyst was placed downstream of plasma zone in order to decompose ozone that is abundantly formed in oxygenated mixtures especially at low temperature. The atomic oxygen produced during this decomposition is used to oxidize the residual acetaldehyde and its by-products. The energy cost was thus decreased and the concentrations of certain by-products such as CH2O and CH3OH have been reduced as well
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Carnevale, Santino D. „Catalyst-free III-nitride Nanowires by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy: Growth, Characterization, and Applications“. The Ohio State University, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1374066626.
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Pham, Huu Thien. „Contribution à l'étude de la dépollution de l'air chargé en composés organiques volatils par un procédé associant un plasma de décharge à barrière diélectrique impulsionnelle et des catalyseurs“. Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2022/document.
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Cette thèse s’inscrit dans le cadre général de la dépollution d’effluents gazeux faiblement chargés en Composés Organiques Volatils (COV). L’étude concerne l'oxydation de trois COV cibles (méthane, propène, et toluène) dans l'air à la pression atmosphérique dans d'une part un réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique (DBD) pulsée et un réacteur catalytique utilisés séparément et d'autre part, dans un réacteur hybride associant le réacteur plasma aux catalyseurs dans deux configurations: le catalyseur au coeur de la décharge et le catalyseur en post-décharge. Les catalyseurs sont à base de Pd, Mn, Cu, et Co supportés sur des billes de Al2O3. Ils ont été caractérisés par ICP-OES, TEM/EDX, XRD, XPS, et DRIFTS. L’efficacité de conversion des COV, la sélectivité en CO/CO2, ainsi que la nature et les concentrations des produits formés pour les trois molécules avec les trois systèmes ont été étudiées en fonction de la température du gaz, de l'énergie injectée, de la concentration des COV, de la taille du support, du type de métal et sa teneur, et de la vitesse volumique horaire. Dans tous les cas, l’activation des catalyseurs à basse température a été démontrée quand ces derniers sont couplés au plasma et les principaux produits de réaction identifiés et quantifiés par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Le couplage plasma-catalyseur améliore de façon significative l’efficacité de conversion du méthane, du propène, et du toluène dans l’air ainsi que la sélectivité en sous-produits. L'effet de synergie entre le plasma et les catalyseurs pour la conversion des COV a été démontré dès lors que le plasma est généré directement au sein du réacteur catalytiqueThe focus of this thesis is the application of non-thermal plasma and catalysis in chemical processing, in particular for the removal of Volatile Organic Compounds (VOC) diluted in air. In a first part, the oxidation of three pollutants (methane, propene, and toluene) is studied experimentally in a pulsed dielectric barrier discharge (DBD) reactor and in a catalyst reactor working independently. In a second part, a hybrid plasma-catalyst reactor either in a single-stage or in a two-stages configuration, in which the catalyst is located inside or downstream from the plasma reactor, respectively. Catalyst materials based on Pd, Mn, Cu, and Co supported on alumina beads were tested and characterized by ICP-OES, TEM/EDX, XRD, XPS, and DRIFTS. Products were analyzed and quantified by infrared spectroscopy. Achieved VOCs removal efficiencies and CO/CO2 selectivity, as well as nature and concentrations of the formed products, were evaluated as function of many factors, particularly the specific input energy, the gas temperature, the initial VOCs concentration, the nature of catalyst (size support, metal loading), and the hourly space velocity. It has been successfully demonstrated that the combination of plasma and catalyst in the both configurations has many benefits compared to traditional thermal-catalysis and plasma alone treatment including a lowering of the catalyst operating temperature, an improvement of the conversion of VOCs at similar temperatures, and a better end-products selectivity and energy efficiency. The mutual interaction lead to a synergistic effect in plasma-catalysis especially when the discharge is in direct contact with the catalyst whatever the VOCs studied
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Hawe, Philipp. „Towards plasmon supported photo redoxcatalysis based on a Cu2O-catalyst“. Thesis, Uppsala universitet, Fysikalisk kemi, 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-450171.
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Souquet-Grumey, Julien. „Fonctionnalisation de nouveaux composites carbone-carbone et leur valorisation en catalyse hétérogène“. Poitiers, 2010. http://www.theses.fr/2010POIT2316.
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Schumacher, Joshua David. „Design and Construction of Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Reactor and Directed Assembly of Carbon Nanotubes“. [Tampa, Fla.] : University of South Florida, 2003. http://purl.fcla.edu/fcla/etd/SFE0000214.
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Cuynet, Stéphane. „Etude des conditions d’élaboration d’électrodes de pile à combustible PEMFC par procédés plasma“. Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2027/document.
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Émanant d’une collaboration entre le laboratoire CNRS du GREMI et le CEA le Ripault, l’objectif de cette thèse est de réaliser une étude exhaustive sur les conditions d’élaboration des électrodes de pile à combustible PEMFC par procédés plasma, dont l’enjeu est d’améliorer l’activité électro-catalytique du catalyseur employé qu’est le platine (Pt). A même quantité, la répartition du platine sur son support se révèle être un critère déterminant sur les performances délivrées par les PEMFCs. De cette observation, plusieurs axes de recherche ont été proposés et chacun d’entre eux a permis d’obtenir de nouveaux résultats. Le régime de pulvérisation magnétron à haute puissance pulsée (HiPIMS) est étudié dans le cas de dépôt de matériaux nobles pures (Pt, Au, Pd) et alliés (Pt5Pd95 et Pt50Pd50) et a permis de révéler une vapeur métallique ionisée conséquente lors du dépôt (10 % à 90 % selon l’élément). Les résultats obtenus sur le régime HiPIMS ont permis la modification de la distribution d’une faible quantité fixée de Pt (20 μg.cm−2) déposée sur la profondeur des couches de diffusion des gaz (GDL), améliorant incidemment les performances des PEMFCs (+80 % à 0.65 V, la tension à puissance nominale). Ce résultat est complété par ceux obtenus sur l’élaboration de catalyseur alliés, notamment sur la disposition du matériel catalytique au niveau de la structure des agrégats (+93 % à 0.65 V pour Pt5Pd95 en dépôts successifs). Une autre étude a permis d’étudier la modification de répartition du Pt en contact avec la membrane électrolyte. La surface de membrane échangeuses de proton est alors initialement structurée. Ces structurations de surface des membranes montrent une amélioration globale des performances PEMFCs pour les architectures CCB (Catalyst Coated Backing) et CCM (Catalyst Coated Membrane) d’un facteur 1.3 jusqu’à 12, respectivementFrom a collaboration between the CNRS laboratory of the CEA and GREMI Ripault, the objective of this thesis is to conduct a complete study on the conditions for producing electrodes of PEM fuel cell by plasma processes in order to improve the electro-catalytic activity of the catalyst (Pt). The platinum atoms on its support appears to be a one of the most important factor determining the performance delivered by the PEMFCs. From this observation, several lines of research have been proposed and each of them has yielded new results. The High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) process is studied in case of depositions of noble materials (Pt, Au, Pd) and alloy (Pt5Pd95 and Pt50Pd50) and revealed an ionized metal vapor consequent upon deposition (10 % to 90 % depending of the element). The results obtained on the HIPIMS process have allowed a change in the distribution of a small fixed amount of Pt (20 μg.cm−2) deposited on the depth of the gas diffusion layer (GDL), incidentally improving the performance of PEMFCs (+80% at 0.65 V, the voltage at rated power). This result is complemented by those obtained on the development of allied catalysts, especially with the arrangement of the catalytic material on the aggregates structure (+93 % at 0.65 V for Pt5Pd95 in successive deposits). In order to modify the Pt atoms distribution on the membrane support, another study has been realized. The surface of the proton exchange membrane has been structurated before the Pt deposition. Such structuration have shown an increase of the overall performance of PEMFCs in the case of CCB (Catalyst Coated Backing) and CCM (Catalyst Coated Membrane) architecture with an improvement factor of 1.3 up to 12, respectively
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Fasciani, Chiara. „Design of Elemental Nanoparticles and their Application in Catalysis, Lithography and Biochemistry“. Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2014. http://hdl.handle.net/10393/31586.
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The interest in metal nanoparticles has seen an exponential growth in the last twenty years, due to the astonishing properties these materials possess on the nanometer size scale. Compared to the bulk metal, nanoparticles present different optical and physical properties, which can be tuned according to their size or shape. As an example, colloidal solutions of 15 nm gold nanoparticles appear red, a very different tint as compare to the typical gold color of a gold brick. The reason for this variation is due to the fact that visible light wavelengths are bigger than the nanoparticles sizes. Therefore, after excitation, part of the light is absorbed and produces a coherent oscillation of the surface electrons, resulting in a phenomenon known as surface plasmon resonance. At this point the system tends to return to the initial state, following different pathways. One of the processes occurring is the local release of heat around the nanoparticle surface.
The aim of this thesis is to gain more insight into the actual temperature values achievable after plasmon irradiation and to explore the possible applications of the localized heat release. Synthetic procedures developed in the Scaiano group were used to synthesize and modify the nanoparticles. The applicability of these photochemical procedures was extended to the synthesis of bimetallic silver-gold (Ag/Au) core-shell materials via a controlled and facile synthesis method. Ag/Au core-shells combine the optical and physical properties of gold and silver together and they have shown promise as potential antimicrobial agents.
Information regarding the temperatures achievable after plasmon excitation has been obtained using dicumyl peroxide as a molecular thermometer and has indicated temperatures close to 500oC near the nanoparticle surface. This finding was a precious guideline for the selection of thermal processes that can be performed after plasmon excitation. The catalytic reduction of resazurin to resorufin was one of the reactions chosen. This process, indeed, appears significantly faster (nanoseconds) when performed using AuNP irradiated at 530 nm.
The use of laser and LED irradiations has been a constant throughout this work with both systems being to suite the experimental needs.
The high temperature reached irradiating metal nanoparticles has also been used to
trigger the caprolactam polymerization, in such a way that only in the light exposed position AgNP favored nylon formation, presenting promising applications in lithography.
Moreover, DNA melting processes have been successfully studied, by employing a switch On/Off controllable irradiation of AuNP, aiming for eventual application in the polymerase chain reaction (PCR) process.
Finally, considerable work has been done in the functionalization and modification of carbon-based materials. Functionalization with silver and gold nanoparticles has been performed using a photochemical procedure, during which a different behavior was observed for the two metals. In addition, modification of the reduced graphene oxide morphology was obtained by laser irradiation without the use of any external template. The spherical reduced graphene oxide, thus obtained, has shown promising potential in water splitting catalysis. In this system, the evolution of hydrogen was observed by employing only spherical reduced graphene oxide and visible light (532 nm laser or LED irradiation).
In summary, this thesis describes how light can not only be used to synthesize and modify nanomaterials, but also to perform high energetic processes at room temperature, taking advantage of the nanoscale properties of the materials being used.