Les carburants métalliques comme futurs vecteurs énergétiques décarbonés

Sustainable metal fuels for zero-carbon energy production

• Auteur / Autrice : Samuel Jeanjean
• Direction : Fabien Halter, Christian Chauveau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergie
• Date : Soutenance le 20/03/2024
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de combustion aérothermique réactivité et environnement (Orléans, Loiret ; 2007-...)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Brilhac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Brilhac, Laurent Selle, Francesco Contino, Guillaume Legros
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Selle, Francesco Contino

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conversion énergétique

Essais

Flamme

Combustion

Aluminium

Recherche

Carburants

Énergie

Mots clés libres

Combustion

Poudre

Aluminium

Température

Flamme prémélangée

Vecteur énergétique

Combustion

Powder

Aluminium

Temperature

Premixed Flame

Energy vector

Résumé

L'urgence climatique exige une action immédiate pour lutter contre le réchauffement planétaire et ses conséquences dévastatrices. Cela implique de promouvoir activement les transports durables et les sources d'énergie propres afin de créer un avenir plus respectueux du climat. Il existe déjà de nombreuses sources d'énergie sans carbone. Cependant, la plupart d'entre elles sont intermittentes. Il est donc nécessaire d'avoir recours à des vecteurs énergétiques pour rendre ces solutions viables. Ces vecteurs énergétiques permettent de stocker le surplus d'énergie pour lisser la production d'énergie en fonction de la demande. Un excellent candidat pour devenir ce vecteur est l'aluminium. C'est dans ce contexte que l'étude de la combustion de poudre d'aluminium est primordiale.L'objectif de cette thèse est d'avancer dans la compréhension des phénomènes physiques régissant cette réaction. Elle se concentre plus précisément sur la température de flamme. Pour étudier cette caractéristique, un brûleur de type Bunsen a été utilisé. Un système pyrométrique deux-couleurs est mis en place pour acquérir une cartographie de la température. Un changement de mode dans une flamme mixte aluminium/méthane/air a été observé en étudiant l'intensité de la flamme, la structure de la flamme, et l'épaisseur de flamme. Sur ce même brûleur, la limite d'inflammabilité, la vitesse de flamme et la température ont été observées pour différents taux d'oxygénation sur une flamme aluminium/air.

The climate emergency demands immediate action to combat global warming and its devastating consequences. This entails actively promoting sustainable transportation and clean energy sources to create a climate-responsible future. Although there are already many carbon-free energy sources, most of them are intermittent, necessitating the use of energy vectors to make these solutions viable. These energy vectors allow for the storage of surplus energy to smooth out energy production, according to demand. An excellent candidate to serve as such an energy vector is aluminum. In this context, the study of aluminum powder combustion becomes crucial.The objective of this thesis is to advance the understanding of the physical phenomena governing this reaction, with a particular focus on flame temperature. To study this characteristic, a Bunsen-type burner was used, and a two-color pyrometric system was employed to acquire temperature mapping. A transition in flame mode was observed in an aluminum/methane/air mixed flame by studying flame intensity, flame structure, and flame thickness. Additionally, on the same burner, the flammability limit, flame speed, and temperature were observed for different oxygenation rates in an aluminum/air flame.