Réalisation et caractérisation d'un réacteur plasma de laboratoire pour des études sur la dépollution des gaz d''échappement

Realisation and characterisation of a laboratory plasma reactor for pollution air control studies

• Auteur / Autrice : Diane Dubois
• Direction : Olivier Eichwald
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et ingénierie des plasmas de décharge
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution atmosphérique -- Lutte contre

Plasmas (gaz ionisés)

Propulsion par réaction

Mots clés libres

Dépollution par plasma hors équilibre à la pression atmosphérique

Décharge couronne

Streamer

Etude expérimentale

Caractéristiques courant

Tension

Imagerie rapide

Vitesse et morphologie du premier streamer et du second streamer

Non thermal plasma pollution control

Corona discharge

Streamers

Experimental studies

Current-voltage characteristics

ICCD and Streak cameras

Velocity and morphology of the primary and the secondary streamer

Résumé

Cette thèse concerne l’étude expérimentale des décharges couronne positives à la pression atmosphérique générées dans un réacteur de laboratoire de type pointe – plan alimenté en régime de tension continue et pulsée. La nature et les caractéristiques de la décharge couronne, notamment dans son régime de « breakdown streamer », sont étudiées en fonction du régime et de l’amplitude de l’alimentation de tension, du rayon de courbure de la pointe, de la distance inter – électrodes ou encore de la composition du mélange gazeux en faisant varier les proportions de N2, de O2 et de CO2. La dynamique et la morphologie des ondes d’ionisation sont finement étudiées à l’aide de diagnostics d’imagerie rapide (ICCD Streak caméras) et de mesures instantanées de courant et de tension (oscilloscope rapide) sur des échelles de temps de quelques centaines de nanosecondes. Les dimensions du réacteur ont été adaptées à la capacité des modèles à le simuler et les premiers résultats de comparaison des courbes instantanées de courant issues des modèles et de l’expérience sont présentés dans le but ultérieure d’estimer la nature et la densité des radicaux formés durant la phase de décharge d’un réacteur de dépollution par décharge couronne.

The present thesis is devoted to the experimental study of atmospheric positive corona discharges generated in a point to plane corona reactor under DC or pulsed high voltage conditions. The corona discharge characteristics, in particular during “breakdown streamer” mode, are studied according to the high voltage supply conditions (DC or pulsed), the point radius curvature, the gap distance or the gas mixture following the variation of the N2, O2 and CO2 concentration. The dynamics and the morphology of the streamers are also studied using fast imaging (ICCD and Streak cameras) and electrical (oscilloscope) diagnostics on time scale lower than hundred of nanosecond. As the corona discharge reactor dimensions are well adapted, some preliminary results show the comparison between experimental and simulated results which allow us in the future to estimate the localization, the density and the nature of the radical species created during the discharge phase of a corona reactor devoted to air pollution control.