Etude de la stabilité à l'oxydation des carburants liquides hydrocarbonés : Influence et comportement des antioxydants

Oxidative stability of hydrocarbon liquid fuels, antioxidants influence and behaviour

• Auteur / Autrice : Sterenn Gernigon
• Direction : François Bozon-Verduraz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces, interfaces et matériaux fonctionnels
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de la chaleur

Antioxydants

Avions à réaction -- Carburants

Oxydation

Résumé

Au sein de l'unité Mactériaux Énergétiques de l'Office Nationale d'Études et de Recherches aérospatiales et du laboratoire ITODYS de Paris 7, Sterenn Gernigon a effectué un travail de recherche sur la stabilité à l'oxydation des carburants liquides hydrocarbonés et sur l'influence et le comportement des antioxydants. Le kérosène subit un processus de dégradation chimique après avoir été chauffé dans le système de carburant des aéronefs civils de pointe. Le processus de dégradation peut conduire à la formation de gommes et de particules de coke. Pour les moteurs disposant d'une faible émission de NOx dont la chambre de combustion est basée sur une injection multipoint, ces dépôts pourraient boucher le système d'injection. L'une des origines de la formation de dépôts est l'oxygène dissous. L'objectif de cette étude est de comprendre les mécanismes d'oxydation. L'utilisation d'additifs antioxydants est mise en oeuvre afin de diminuer ou d'inhiber les réactions d'autoxydation présentes lors de la dégradation du carburant. Le kérosène Jet A-l est composé de plusieurs centaines d'espèces chimiques, ainsi plusieurs molécules représentatives des principales familles présentes dans le carburéacteur ont été choisies. La caractérisation des différents produits formés lors de la dégradation (gaz, liquides et solides) a permis de connaître le rôle joué par les molécules sélectionnées dans la dégradation du kérosène. La forte réactivité des molécules de type naphténique a été démontrée. L'efficacité du BHT (antioxydant) a été mise en évidence. En effet, il a notamment permis d'empêcher la formation de dépôts lors de l'étude d'un mélange d'hydrocarbures (alcanes et hydrocarbures cycliques).

Within the unit Materiaux Energetiques of the Office Nationale d'Études et de Recherches Aérospatiales and within the ITODYS laboratory of Paris 7, Sterenn Gernigon conducted a research on the thermal stability of liquid hydrocarbon fuels and the influence and behaviour of antioxidants. » Jet fuel undergoes an oxidative chemistry upon being heated in fuel System of advanced civil aircraft. The degradation process may lead to the formation of bulk and surface solids. For engines featuring a low-NOx combustion chamber based on multipoint injection, these deposits could plug the injection System. Deposits formation has different origins; one of them is dissolved oxygen. The aim of this study is to understand the oxidation mechanisms. In order to decrease or inhibit the autoxidation reactions present during the fuel degradation, the use of antioxidant additives is considered. As kérosène Jet A-l is composed of hundreds of chemical species, some molecules representative of the main families present in the jet fuel are used. The characterization of the various products formed during degradation (gas, liquids, and solids) allows knowing the role played by the selected molecules in the degradation of kerosene. The high reactivity of naphthenics has been demonstrated. The effectiveness of BHT (antioxidant) has been highlighted. Indeed, it notably succeeded in preventing the deposition in the mixture of hydrocarbons (alkanes and cyclic hydrocarbons) study.