International audienceL'hydrogène est potentiellement considéré comme un vecteur énergétique du futur, se substituant aux hydrocarbures liquides actuels. La production d'hydrogène embarquée par exemple pour l'alimentation d'une pile à combustible reste néanmoins un enjeu technologique de taille

Darmon, Adeline

Fulcheri, Laurent

Gonzales-Aguilar, Jose

Lebouvier, Alexandre

Petitpas, Guillaume

HAL-MINES ParisTech

Optimisation de la ge´ome´trie d’une torche plasma pourle re´formage de l’essenceAlexandre Lebouvier, Guillaume Petitpas, Jose Gonzales-Aguilar, AdelineDarmon, Laurent FulcheriTo cite this version:Alexandre Lebouvier, Guillaume Petitpas, Jose Gonzales-Aguilar, Adeline Darmon, LaurentFulcheri. Optimisation de la ge´ome´trie d’une torche plasma pour le re´formage de l’essence.9e`me colloque sur les arcs e´lectriques - CAE IX, Mar 2009, Sophia Antipolis, France. 2 p.,2009. <hal-00805358>HAL Id: hal-00805358https://hal-mines-paristech.archives-ouvertes.fr/hal-00805358Submitted on 28 Mar 2013HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestine´e au de´poˆt et a` la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publie´s ou non,e´manant des e´tablissements d’enseignement et derecherche franc¸ais ou e´trangers, des laboratoirespublics ou prive´s.OPTIMISATION DE LA GEOMETRIE D’UNE TORCHE PLASMA POUR LE RÉFORMAGE DE L’ESSENCE A. Lebouvier1,2 G. Petitpas1, J. Gonzalez-Aguilar1, A. Darmon2 & L. Fulcheri1 1Centre Energétique et Procédés, MINES ParisTech, Sophia Antipolis 2Renault SAS, DREAM-DTAA, 1 avenue du Golf, 78288 Guyancourt L’hydrogène est potentiellement considéré comme un vecteur énergétique du futur, se substituant aux hydrocarbures liquides actuels. La production d’hydrogène embarquée par exemple pour l’alimentation d’une pile à combustible reste néanmoins un enjeu technologique de taille. Nous présentons les résultats obtenus [1] par une torche plasma de type pointe-cylindre alimentée par une haute tension et un faible courant en régime quasi-continu. L’étude a été menée sur la géométrie de l’électrode cylindrique (appelée également « tuyère ») suivant 4 zones (cf. fig. 1) : zone proche électrode (E), longueur (L), diamètre intérieur (D), extrémité de la tuyère (C). FIG.1. Schéma des zones d’études de la géométrie de l’électrode cylindrique. La décharge s’amorce à la distance inter-électrode la plus faible c’est-à-dire dans la zone E. Un écoulement vortex étire l’arc suivant la longueur L de la tuyère et la décharge est ainsi stabilisée par effet paroi lorsque le diamètre intérieur D le permet. En effet, si D est trop élevé, cet effet disparait et la décharge devient instable. En revanche, si D est faible, le volume réactionnel et le rendement le sont aussi. La dernière zone C permet de donner un point d’accroche favorable à l’arc par la présence d’un convergent-divergent. Les expérimentations ont été menées dans des conditions non réactives (air puis eau) et réactives : reformage autotherme de l’essence. La figure 2 montre un exemple de décharge en sortie de tuyère en condition non réactive. FIG.2. Exemple de post-décharge et son oscillogramme associé.  Conditions opératoires : L = 150 mm, Qair = 2 Nm3/h, Pélec =1700 W. En conditions non réactives, la zone E n’a montré aucune influence. La présence d’un convergent-divergent dans la zone C s’est révélée indispensable dans le cas de la vapeur d’eau pour amorcer la décharge. Dans l’air, elle a un rôle stabilisateur et augmente la puissance dissipée dans le milieu. Une longueur de la tuyère comprise entre 50 et 150 mm et un diamètre intérieur compris entre 4 et 16mm ont été investigués dans ces deux cas.  Dans les conditions réactives, la puissance électrique est d’environ 1100 Watts, le rapport O/C = 1, le rapport H2O/C = 0.37 est un débit d’essence de 0.13 g/s. La présence d’un convergent-divergent en extrémité de tuyère provoque l’effet inverse des conditions non réactives. On observe en effet une diminution du rendement dans ce cas. Une étude semblable aux conditions non réactives a été menée sur la longueur et le diamètre intérieur. La géométrie offrant les performances optimales sont récapitulées dans le tableau 1 ci-dessous. Paramètres Air Vapeur d’eau Essence / Air/ Eau (E) - - -(D) 8mm 8mm 8mm(L) 150mm 15mm 75mm(C) Maximise la puissance Nécessaire pour amorcer la décharge Confinement de la décharge TAB. 1. Tableau récapitulatif de l’influence de chaque paramètre de géométrie de la tuyère étudié. Références [1] Guillaume Petitpas, Thèse de doctorat, MINES ParisTech, 2008. 

Optimisation de la géométrie d'une torche plasma pour le réformage de l'essence

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