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Présentation plasma/catalyse

by Damien Faurie - published on , updated on

Les activités de l’OR concernent l’étude expérimentale et la modélisation de plasmas pour des applications environnementales, principalement au traitement de polluants gazeux dans l’air intérieur, par des techniques originales de coût énergétique maîtrisé. L’OR poursuit les études menées sur le développement de procédé couplant chimie de dégradation en phase homogène (plasma) et hétérogène (catalyse à température ambiante). Ces études expérimentales sont couplées au développement de schéma cinétique permettant d’identifier les principales voies de dégradation de polluants, que ce soit au sein du plasma que sur la surface du catalyseur. Des études expérimentales in-situ d’interaction plasma/surface (technique de réflexion diffuse infra-rouge sous environnement plasma) permette d’alimenter les modèles en données cinétiques de base. Par ailleurs, des études sont en cours pour tester des oxydes métalliques (ZnO, NiO, Y2O3, Mn2O3, ZrO2, …) déposés par sol-gel sur des billes en silice, afin d’explorer leurs propriétés catalytiques pour la dégradation, par procédé plasma/catalyse, de composés organiques volatiles (COVs). Des résultats préliminaires obtenus avec ZnO ont montré une bonne efficacité sur la dégradation de l’acétaldéhyde par rapport aux résultats sans plasma.
Parallèlement, l’OR a ouvert un nouveau champ d’étude depuis septembre 2015, qui concerne l’étude de plasmas pulsés dans des liquides pour la synthèse de nanoparticules métalliques (Ag et Au principalement). Afin de maîtriser ce procédé, il est indispensable de comprendre les phénomènes physico-chimiques à l’origine de l’élaboration des nanoparticules et donc de décrire correctement le dépôt d’énergie au sein de la phase liquide et les mécanismes associés. En particulier il est nécessaire de caractériser les propriétés électriques et les propriétés chimiques du milieu aux différents stades de la décharge. Ainsi la résolution temporelle et spatiale des diagnostics est indispensable. L’étude expérimentale de ces plasmas, générés à l’aide d’une haute tension pulsée entre deux électrodes pointe-pointe immergée dans une solution (AgNO3/H2O par exemple), s’appuie sur de nombreuses techniques optiques (interférométrie résolue en temps afin de cartographier le champ électrique en fonction des conditions expérimentales, strioscopie résolue en temps afin de mettre en évidence des phénomènes hydrodynamiques et thermodynamiques lors de l’initiation et la propagation de la décharge, spectroscopie non linéaire résolue en temps pour étudier la composition chimique du milieu). Les résultats de ces études expérimentales vont être confrontés aux caractéristiques des nanoparticules synthétisées à l’aide de ce procédé. Ces études sont menées en collaboration avec différents laboratoires académiques (différents départements de l’ONERA, Institut Pierre Gilles de Gennes, …).