Imagerie 3D in-situ des caractéristiques thermodynamique de flammes d'ammoniac assistées par plasma – ThermOnia

La transition rapide vers une économie neutre en carbone nécessite d'utiliser tous les leviers disponibles pour réduire nos émissions de gaz à effet de serre, y compris l'utilisation de combustibles durables pour les installations de grande puissance. Parmi les molécules envisagées, l'ammoniac (NH3) offre la densité énergétique la plus élevée, peut être facilement transporté et sa combustion idéale ne libère pas de molécules carbonées. Cependant, sa faible inflammabilité et la formation potentielle de polluants rendent son application difficile.
Dans ce projet, des décharges nanosecondes répétitives pulsées (NRP) seront employées pour déclencher de nouvelles voies cinétiques qui améliorent la stabilisation de la flamme et la réduction des polluants. Deux types de plasma peuvent être générés. Dans le premier cas, les décharges NRP sont des plasmas hors équilibre, où les états électroniquement excités de N2 induisent chauffage rapide et dissociation moléculaire. Un second régime, où le plasma est à l'équilibre thermique à 30 000 K, provoque des effets hydrodynamiques intenses et une dissociation complète, bénéfiques pour la cinétique de combustion. Ainsi, les principaux objectifs de ce projet sont d'appliquer ces décharges NRP thermiques et non thermiques dans un brûleur NH3 et d'obtenir une compréhension détaillée de leur impact sur la formation de polluants et la stabilisation des flammes.
La cible principale sera de sélectionner les conditions de base dans un nouveau brûleur à NH3 spécifiquement conçu pour le projet ThermOnia. Ensuite, des diagnostics avancés, notamment la spectroscopie d'absorption laser à diode accordable (TDLAS ou LAS) et la spectroscopie d'émission calibrée (OES), seront appliquées. L'OES sera utilisée dans le voisinage du plasma pour évaluer attentivement la répartition énergétique dans les sparks hors-équilibre (chauffage, formation d'espèces atomiques, …). Dans les thermal sparks, l'OES fournira également le degré d'ionisation et le chauffage associé. Le LAS sera utilisé pour sonder le plasma environnant et le corps de la flamme afin de reconstruire la distribution 3D des espèces et de la température. Ces données LAS et OES fourniront un aperçu crucial de l'interaction du plasma et de la flamme. La comparaison des effets des décharges thermiques et non-équilibres sur le dégagement de chaleur de la flamme et la formation de polluants sera cruciale dans ce projet. Enfin, ces données seront également utilisées pour valider et affiner au laboratoire EM2C le modèle phénoménologique de combustion assistée par plasma dans les décharges non-équilibre, tout en l'étendant aux décharges thermiques.