Effets thermiques sur le transport de gaz dans les membranes catalytiques – TEGTIC

Les effets de diffusion à l'échelle macro sont bien décrits par les équations de Navier-Stokes. Dans les méso- et micropores, cependant, les effets de paroi contrôlent les flux de gaz et donc souvent les réactions catalytiques. Dans des conditions diluées, des effets de transport de masse supplémentaires se produisent (transpiration thermique, effets Soret et Dufour) qui sont résumés en tant que flux massique entraîné par la température (TDF). Le TDF, qui augmente avec le gradient de température, peut avoir un impact significatif sur les réactions catalytiques. Dans les modèles de réacteurs, le TDF est ignoré ou négligé. Il n'y a pas de quantification du TDF pour les réactions catalytiques. Nous visons mesurer les TDF et son influence sur les réactions exothermiques telles que les hydrogénations.
Il sera montré si le TDF peut améliorer les modèles et si les limitations de transfert de masse dans les réacteurs catalytiques peuvent être réduites par TDF.
Nous construirons un modèle de transport thermique à double échelle, méso-macropores puis poreux-réacteur. Pour relier les effets thermiques aux propriétés structurelles et physiques, les modèles commencent par des canaux uniques, puis des canaux parallèles et membranes mésoporeuses pour les réactions catalytiques. Au fur et à mesure que la complexité augmente, les contributions individuelles des effets thermiques seront progressivement analysées. Les effets du TDF seront étudiés expérimentalement dans des canaux individuels puis des réseaux de canaux et enfin dans des membranes mésoporeuses imprégnées d'un catalyseur Pt et utilisées pour des réactions d'hydrogénation. Ceci complété par des mesures RMN operando des profils de concentration et de température. Ces mesures non invasives à l'échelle du réacteur seront utilisées pour valider les simulations des effets du transport de masse induit thermiquement dans les matériaux poreux sur les réactions catalytiques.