Préparation, caractérisation et évaluation de catalyseurs de décomposition de nouveaux monergols azotés pour la propulsion spatiale PDF Download

Author: Rachel Eloirdi
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 172

View

Book Description
L'hydrazine est le monergol le plus couramment utilisé dans la propulsion orbite. En raison de ses propriétés toxiques, l'intérêt pour de nouveaux monergols s'est développé. Parmi les plus intéressants, les monergols à base de nitrate d'hydroxyle amine (HAN) ont été suggérés. Le but de cette recherche a été de préparer, caractériser et tester l'activité de différents catalyseurs pour la décomposition de mélange à base de HAN. Les supports les stables à haute température ont servi alors à la préparation de catalyseurs à base de métaux nobles puis caractérisés avant d'être testés pour leur activité dans un réacteur batch. L'hydrazine a été testée comme référence. Une étude comparative a été aussi effectuée sur le peroxide d'hydrogène (90% et 30% ; Ag et Ag/Al2O3) en collaboration avec le centre spatiale du Surrey (SSC).

Author: Laurence Courthéoux
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 26

View

Book Description
Le contrôle de l'orbite et de l'orientation des satellites est assuré par des petits moteurs utilisant la décomposition d'un monergol (= liquide énergétique) sur un catalyseur. Du fait de la forte toxicité de l'hydrazine, monergol actuellement utilisé, et donc des coûts supplémentaires induits, de nombreuses études portent sur son remplacement. Parmi les composés envisagés, des solutions aqueuses à base de nitrate d'hydroxylammonium (HAN, NH3OH+NO3-) associé à un élément réducteur sont très prometteuses malgré les températures très élevées (> 1400 ʿC) obtenues lors de la décomposition. C'est pourquoi, l'enjeu est de synthétiser des matériaux à la température la plus basse possible. Les catalyseurs à base de platine supporté sur de l'alumine dopée au silicium présentent une bonne activité pour cette réaction. Les alumines dopées (aérogel ou xérogel) en poudre ou sous forme de billes sont synthétisées par méthode sol-gel et sont stables à haute température (1200 ʿC, 5 h) ; les catalyseurs (Pt/Al2O3Si) sont préparés par imprégnation ou en une étape par méthode sol-gel. Les caractérisations avant et après réaction, par DRX, MET, MEB et mesure de surface spécifique, révèlent l'homogénéité des matériaux xérogels préparés par imprégnation. De plus, la décomposition d'un mélange HAN79%-eau débute dès la température ambiante sur ces matériaux, qui restent actifs dans l'eau même après 30 injections. Les produits formés lors de cette réaction sont alors analysés par spectrométrie de masse. Un modèle est également proposé pour décrire l'évolution de la phase active au cours de la réaction.

Author: Kamal Farhat
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 186

View

Book Description
En raison de ses avantages attractifs (stabilité à long terme, développement de catalyseurs très performants), l’hydrazine est le monergol le plus utilisé pour la propulsion chimique liquide. Elle est utilisée dans de nombreux lanceurs ainsi que dans les propulseurs de contrôle et de maintien en orbite des satellites. En dépit de ses bonnes performances, l’utilisation de l’hydrazine comporte des risques majeurs concernant sa manipulation et l’environnement, générant un surcoût très important. Pour cela, une nouvelle classe de liquides ioniques énergétiques constituée d’oxydants, de réducteurs et d’eau a été étudiée. Le but de ce travail est de suivre la décomposition thermique et catalytique de quelques oxydants ioniques en solution aqueuse : HAN (nitrate d’hydroxylammonium, NH3OH+NO3-), AN (nitrate d’ammonium, NH4+NO3-), ADN (dinitramide d’ammonium, NH4+N(NO2)2-) et HNF (nitroformiate d’hydrazinium, N2H5+C(NO2)3-). Cette étude a été suivie par analyse thermique (ATD-ATG), en réacteur batch et en réacteur dynamique couplé à un spectromètre de masse. Les produits gazeux ont été analysés par spectrométrie de masse, alors que les produits condensés ont été analysés par spectroscopie Raman et titrés par réaction acide-base afin d’établir un bilan matière de la décomposition thermique et catalytique de ces ergols. Le catalyseur 10% Pt/Al2O3Si développé dans notre laboratoire pour la décomposition du mélange HAN-eau présente un faible effet catalytique à l’égard des mélanges ADN-eau, HNF-eau et AN-eau. Dans cette optique, d’autres types de catalyseurs mono- et bimétalliques à base de Pt, Fe, Cu ou Zn ont été préparés puis testés en décomposition de ces mélanges.

Author: Daniel Amariei
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 35

View

Book Description
Les corrections de trajectoires et leur transfert sur différentes orbites, nécessitent l'optimisation des moteurs. La problématique est de remplacer l'hydrazine utilisée dans les propulseurs chimiques car, en dépit de ses performances en présence d'un catalyseur adéquat, son utilisation comporte des risques majeurs, générant un surcoût important. Pour cela, une nouvelle classe de produit énergétique a été étudiée. Elle comporte des composée ioniques tel que le HAN, le HNF ou le ADN qui en présence de différents réducteurs, pourraient répondre à cette demande. Les catalyseurs à base de platine sur alumine dopée au silicium poudre ou mis en forme, ont été caractérisés avant et après les tests d'évaluation par DRX, MET, BET et chimisorption. L'activité catalytique a été déterminée par analyse thermique, à l'aide d'un réacteur à volume constant et d'un réacteur dynamique. Un modèle est proposé pour décrire l'évolution de la phase active au cours de réaction

Author: Jean-Luc Dubois
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 220

View

Book Description

Author: Stéphane Mary
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 170

View

Book Description
CE TRAVAIL A TRAIT A L'AMELIORATION DES PERFORMANCES DU CATALYSEUR IR/AL 2O 3, UTILISE DANS LA PROPULSION SPATIALE. L'ETUDE PORTE SUR LES PHENOMENES DE VIEILLISSEMENT DU CATALYSEUR LORS DE SON STOCKAGE. EN EFFET IL EST APPARU QUE CELUI-CI EVOLUE AU COURS DU TEMPS AU CONTACT DE L'ATMOSPHERE, PERDANT DE LA SURFACE METALLIQUE, ET FAVORISANT UNE PERTE D'ACTIVITE EN DECOMPOSITION CATALYTIQUE DE L'AMMONIAC. LORS DE LA PREPARATION DES CATALYSEURS, L'UTILISATION D'UNE SOLUTION H 2IRCL 6 PERMET LA FIXATION DE CHLORE SUR LE SUPPORT. CE CHLORE EST LE SIEGE DE NOMBREUX PHENOMENES. IL PERMET D'UNE PART D'OBTENIR UNE PLUS GRANDE SURFACE METALLIQUE PAR LA CREATION DE SITES PIEGEURS SUR LE SUPPORT, MAIS IL FAVORISE AUSSI LE VIEILLISSEMENT DU CATALYSEUR. AINSI, AU CONTACT DE LA VAPEUR D'EAU (HUMIDITE) OU DE L'OXYGENE (AIR), IL SE FORME DES ESPECES HYDROXYCHLOREES OU OXYCHLOREES DE SURFACE RESPONSABLE DU FRITTAGE DU CATALYSEUR ET DONC DE SA PERTE D'ACTIVITE CATALYTIQUE. LA DECHLORATION DU SUPPORT APRES L'ETAPE DE PREPARATION, PERMET DE CONSERVER L'EFFET BENEFIQUE DU CHLORE PAR LA CREATION DES SITES DE GERMINATION ET INHIBE LA FORMATION D'ESPECES NON METALLIQUE DE SURFACE PERMETTANT UNE MEILLEURE STABILITE DU CATALYSEUR VIS A VIS DE L'ATMOSPHERE ENVIRONNANTE.

Author: Ibrahim Dodouche
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
L’objectif de ce travail de thèse était de préparer et caractériser de nouveaux catalyseurs métalliques sur des supports de type polymère conducteur et de tester leurs performances en dénitratation. La réduction catalytique constitue une voie prometteuse pour réduire les quantités élevées de nitrates et de nitrites dans les nappes phréatiques. Pourtant un problème subsiste avec l’utilisation de catalyseurs classiques supportés sur alumine ou silice à savoir la formation d’une quantité élevée d’OH- au cours de la réaction favorisant ainsi la formation de NH4+. Une voie possible pour améliorer la sélectivité en N2, est de neutraliser les OH- formés au cours de la réaction. Les polymères conducteurs représentent une bonne alternative du fait de leur conductivité, de leurs propriétés rédox et d’échange ionique. Les polymères que nous avons choisis sont le polypyrrole et la polyaniline.Ces supports ont été préparés par réaction rédox entre le monomère et l’oxydant. Le Pd a été déposé sur ces supports par réaction d’échange lors de l’étape d’imprégnation. Les catalyseurs Pd-Sn ont été préparés par imprégnation successive ou par co-imprégnation. Les supports et les catalyseurs ont été caractérisés par IR, DRX et MET.

Author: José Rodrigues
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 181

View

Book Description
CE TRAVAIL A POUR BUT LA PREPARATION DE CARBURES ET NITRURES DE MOLYBDENE ET DE TUNGSTENE, COMME SUBSTITUTS DE METAUX NOBLES, POUR LA DECOMPOSITION CATALYTIQUE DE L'HYDRAZINE DANS LES MICROPROPULSEURS DE SATELLITE. LA REACTIVITE DE CES CATALYSEURS A ETE ETUDIEE A L'ECHELLE DU LABORATOIRE ET A L'ECHELLE DU MICROPROPULSEUR. LES PRINCIPALES ETAPES SONT LES SUIVANTES: (1) DEVELOPPEMENT D'UNE METHODE DE MISE EN FORME (EXTRUDES) DES OXYDES PRECURSEURS DE MOLYBDENE ET DE TUNGSTENE ; (2) MISE AU POINT D'UNE METHODE D'INTRODUCTION DE POLYMERES, TELS QUE DES CELLULOSES MICROCRISTALLINES, POUR CREER UNE MESO ET MACROPOROSITE DANS LES EXTRUDES PRECURSEURS DES CARBURES ET NITRURES ; (3) ETUDE CHIMIOMETRIQUE DE L'EFFET DES VARIABLES DES ETAPES DE MISE EN FORME, POUR CREER UNE POROSITE BIMODALE DANS LES OXYDES PRECURSEURS ; (4) PREPARATION ET CARACTERISATION DE QUATRE CATALYSEURS (CARBURES ET NITRURES DE MOLYBDENE ET DE TUNGSTENE) DE GRANDE SURFACE SPECIFIQUE ; (5) ETUDE CINETIQUE DE LA DECOMPOSITION DE N#2H#4 A FAIBLE TAUX DE CONVERSION (REGIME CINETIQUE) POUR DETERMINER L'ORDRE DE REACTION PAR RAPPORT A L'HYDRAZINE, L'ENERGIE D'ACTIVATION GLOBALE, ET UNE PREMIERE APPROCHE DE LA SEQUENCE D'ETAPES ELEMENTAIRES CINETIQUEMENT SIGNIFICATIVES ; (6) EVALUATION PRELIMINAIRE DE LA PERFORMANCE DES CARBURES ET NITRURES DANS UN PROPULSEUR DE 2 NEWTONS CONSTRUIT POUR UN CATALYSEUR A 30% IR/AL#2O#3. CETTE EVALUATION A PERMIS DE DETERMINER LES PRINCIPAUX PARAMETRES DE LA PROPULSION, TELS QUE LA POUSSEE ET L'IMPULSION SPECIFIQUE. EN PARTICULIER, LES RESULTATS LES PLUS IMPORTANTS DE CETTE DERNIERE ETAPE MONTRENT QUE MOC#XO#Y, MON#XO#Y, WC#XO#Y ET WN#XO#Y PERMETTENT DE PROVOQUER L'ALLUMAGE DU PROPULSEUR, MEME SANS PRECHAUFFAGE DU LIT CATALYTIQUE, AVEC DES TEMPS D'IGNITION TRES COURTS. PAR AILLEURS, LE CARBURE DE TUNGSTENE PEUT PRESENTER UNE RESISTANCE MECANIQUE ET UNE IMPULSION SPECIFIQUE SUPERIEURES A CELLES DU CATALYSEUR DE REFERENCE (SHELL 405), TOUTES CONDITIONS DE MISE EN UVRE DU PROPULSEUR EGALES PAR AILLEURS

Author: Bernard Mingot
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 92

View

Book Description
DANS LE CADRE GENERAL DU CARACTERE DE SENSIBILITE A LA STRUCTURE DES REACTIONS D'OXYDATION DES OLEFINES SUR CATALYSEURS MOO#3, NON SUPPORTES, PAR OXYDATION COMPLETE DE FEUILLES DE MOLYBDENE. LES DIFFERENTES TECHNIQUES UTILISEES (DRX, MET, DET, MEB) ONT MONTRE QUE LES FEUILLES OXYDEES SONT CARACTERISEES PAR UNE ORIENTATION PREFERENTIELLE, 100. LES PLANS (100) DE SURFACE SONT EN FAIT TRONQUES EN PLANS (110), (120) ET (130) CONSTITUES DE MARCHES (010) ET DE CONTRE-MARCHES (100). LES CONSEQUENCES EN CATALYSE ONT ETE DISCUTEES SUR LA BASE D'UN MODELE STRUCTURAL. LE PRINCIPAL INTERET DE CES CATALYSEURS RESIDE DANS LE PLUS GRAND DEVELOPPEMENT DE LEURS FACES (1KO), COMPARE AUX CATALYSEURS MOO#3 OBTENUS PAR SUBLIMATION-CONDENSATION. NOUS AVONS ETUDIE LES PROPRIETES CATALYTIQUES DE CES NOUVEAUX CATALYSEURS MOO#3, EN REACTION D'OXYDATION DU PROPENE. UNE BONNE CORRELATION EST OBTENUE, ENTRE LA SELECTIVITE EN ACROLEINE ET L'AIRE RELATIVE DES FACES (1KO). LES CALCULS EFFECTUES, ONT MONTRE QUE LES FACES (1KO) SONT CINQ FOIS PLUS ACTIVES EN PRODUCTION D'ACROLEINE QUE LES FACES (010) EN PRODUCTION DE CO#2. PAR XPS, IL A ETE MONTRE QUE LA REDUCTION THERMIQUE PARTIELLE A L'ETAT MO#5#+ SE PRODUIT PLUS FACILEMENT SUR LES FACES (010) QUE SUR LES FACES (1KO). PAR DTP D'AMMONIAC ET DE PYRIDINE, IL RESSORT QUE LES FACES (1KO) ONT DES SITES ACIDES FAIBLES (CATIONS MO DE SURFACE), LESQUELS SERAIENT DES SITES ACTIFS EN OXYDATION MENAGEE. EN CONCLUSION, LES RESULTATS OBTENUS, SUR UNE PREPARATION ORIGINALE DE CATALYSEUR MOO#3 ORIENTE, ONT PERMIS, GRACE A UN EFFORT DE CARACTERISATION, DE CONFIRMER ET DE PRECISER L'INFLUENCE DU FACTEUR STRUCTURAL EN REACTION D'OXYDATION DU PROPENE

Author: Syrine Ben Nsir
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
La demande en énergie des secteurs industriels, agricoles, des transports ou encore la croissance démographique ne cesse de croître d'année en année. Cette hausse de la demande énergétique, représentée en majeure partie par les énergies fossiles, impacte fortement l'environnement, de part les importantes émissions de gaz à effet de serre, responsable du réchauffement climatique. De ce fait, certaines mesures internationales telles que le protocol de Kyoto, et les normes Euro IV ont mis en place des régulations afin de limiter l'impact des gaz de rejet dans l'atmosphère. Cependant, ces mesures demeurent insuffisantes. De nombreuses recherches se sont alors tournées vers des ressources dites« renouvelables » comme une alternative intéressante aux enjeux écologiques et économiques. La synthèse d'additifs de carburant ainsi que l'isomérisation des n-alcanes figurent parmi ces alternatives, du fait de la réduction des rejets polluants à l'échappement, en particulier les particules fines, le monoxyde de carbone, les oxydes de soufre, les oxydes d'azote, ou encore le benzène. Généralement, la production de ces additifs à partir des réactions d'estérification et de transestérification ainsi que l'isomérisation des n-alcanes sont effectuées en présence de catalyseurs solides acides. Ces derniers, dont l'impact environnemental est nul, permettent d'une part l'amélioration de l'indice d'octane des coupes légères de pétrole, mais sont également réutilisables dans plusieurs cycles de réactions. Afin de répondre à ces enjeux, les travaux de cette thèse portent sur la synthèse et la caractérisation de deux types de catalyseurs à base de zirconium, à savoir la zircone dopée au phosphate et les zéolithes bêta et mordénite échangées au zirconium. Dans un premier temps, des catalyseurs à base de zircone phosphatée sont synthétisés par voie « sol-gel » puis valorisés dans la réaction d'estérification de l'acide acétique par l'éthanol. L'étude cinétique et mécanistique ainsi que la détermination des grandeurs thermodynamiques de cette réaction sont réalisées en présence du catalyseur ayant les meilleures performances catalytiques. Le second volet de cette thèse porte sur le post-traitement acide et acido- basique des zéolithes bêta et mordénite puis leur échange au zirconium. Ces catalyseurs sont caractérisés puis testés dans la réaction d'isomérisation du n-hexane.