Recherche Avancée

Thèse soutenue

Diffusion et réaction catalytique à l'interface d'un objet fractal en deux dimensions : le peigne du diable

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Auteur / Autrice : Pascal Mougin
Direction : Jacques Villermaux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Résumé

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Ce mémoire s'intéresse aux phénomènes de diffusion et de réaction catalytique dans un réseau bidimensionnel de pores à caractère fractal: le peigne du diable. La géométrie de cette structure est introduite et des grandeurs permettant la comparaison avec des supports catalytiques usuels sont définies. Ce peigne est fractal par son contour. Il présente ainsi une interface spécifique importante, justifiant son emploi pour des réactions de surface. Des simulations de marche au hasard montrent que la diffusion est modifiée en régime de Knuden. Nous avons simulé le comportement du peigne du diable dans le cas de réactions simples sur son contour. Un nouveau régime de fonctionnement apparait, le régime fractal caractérisé par un flux de production indépendant de la cinétique chimique: l'objet possède des propriétés d'auto-adaptation. Les systèmes composites ont des comportements similaires à ceux obtenus avec des supports classiques. En revanche, dans le cas de l'empoisonnement du catalyseur, la structure fractale du peigne stabilise le flux de consommation pendant une durée d'empoisonnement plus longue que celle d'un support classique. La validation des simulations nécessite la réalisation de cette structure. La réaction test est la décomposition d'ozone sur oxydes métalliques. La fabrication du peigne du diable utilise des microtechniques: électroérosion, liga, stéréophotolithographie. Des collaborations avec d'autres laboratoires de recherche développant ces techniques ont été initiées. Les résultats obtenus avec ces peignes ont permis de valider une partie des simulations numériques