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FR2918581A1 - Dispositif de traitement du methane contenu dans des gaz d'echappement - Google Patents

Dispositif de traitement du methane contenu dans des gaz d'echappement Download PDF

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FR2918581A1
FR2918581A1 FR0756341A FR0756341A FR2918581A1 FR 2918581 A1 FR2918581 A1 FR 2918581A1 FR 0756341 A FR0756341 A FR 0756341A FR 0756341 A FR0756341 A FR 0756341A FR 2918581 A1 FR2918581 A1 FR 2918581A1
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FR
France
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methane
plasma
exhaust gas
plasma reactor
catalytic
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Withdrawn
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FR0756341A
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English (en)
Inventor
Xavier Jeandel
Karine Lombaert
Alexandre Baylet
Daniel Duprez
Jean Michel Tatibouet
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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Abstract

Dispositif de traitement (6) du méthane contenu dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne (2), caractérisé en ce qu'il comprend :- un réacteur plasma (7) à arc électrique comprenant au moins deux électrodes (12, 13) alimentées par des moyens électriques et- un moyen catalytique (8) capable de traiter du méthane, le moyen catalytique (8) étant monté de manière à être en contact avec au moins une partie du plasma produit par le réacteur plasma (7) et avec au moins une partie du méthane émis par le moteur à combustion interne (2).

Description

DISPOSITIF DE TRAITEMENT DU METHANE CONTENU DANS DES GAZ D'ECHAPPEMENT La
présente invention concerne un dispositif de traitement du méthane contenu dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne. Elle concerne également un procédé de traitement du méthane contenu dans les gaz d'échappement émis par un tel moteur. A l'heure actuelle, les hydrocarbures contenus dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne sont traités par oxydation catalytique réalisée au niveau d'un système catalytique comprenant généralement du platine et/ou du palladium. De tels systèmes sont décrits par exemple dans les demandes de brevets WO 0 180 977 et WO 0 043 469, ou bien encore dans les brevets JP 7 317 565 et JP 4 193 327. Si ce traitement par oxydation catalytique s'avère efficace pour la dégradation des hydrocarbures lourds, il ne permet cependant pas l'élimination du méthane contenu dans les gaz d'échappement.
En effet, la dégradation par oxydation catalytique du méthane requiert une température de gaz d'échappement proche de 500 C. Or une telle température est rarement atteinte par les gaz d'échappement, voire n'est jamais atteinte dans les conditions de roulage en milieu urbain.
Par ailleurs, les recherches actuelles portant notamment sur la combustion homogène du gasoil indiquent que parmi les gaz d'échappement générés par cette combustion homogène, on retrouve une proportion massique particulièrement importante de méthane, pouvant atteindre 10 à 20 % de la masse totale des hydrocarbures émis.
Or, parmi les actions engagées dans le domaine de la lutte pour préserver et même améliorer l'environnement, la dépollution de l'air constitue une action majeure. En particulier pour ce qui concerne les motorisations diesel, l'élimination du méthane contenu dans les gaz d'échappement devient un objectif prioritaire qui sera probablement encadré par des normes futures de plus en plus strictes dans le domaine. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif permettant de traiter le méthane émis par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour diminuer de manière efficace et significative la quantité de méthane relâché dans l'air et ce, quelles que soient les conditions de circulation des véhicules, en milieu urbain ou sur autoroute. Selon l'invention, le dispositif de traitement du méthane 15 contenu dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne comprend : - un réacteur plasma comprenant au moins deux électrodes alimentées par des moyens électriques et capable de produire un plasma, et 20 - un moyen catalytique capable de traiter du méthane, le moyen catalytique étant monté de manière à être en contact avec au moins une partie du plasma produit par le réacteur plasma et avec au moins une partie du méthane émis par le moteur à combustion interne. 25 Le réacteur plasma est choisi à arc électrique. Le réacteur plasma comporte une électrode principale et une contre-électrode agencées sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, l'électrode principale est agencée sensiblement perpendiculairement au sens du flux des gaz d'échappement de façon à réaliser un arc plasma sensiblement perpendiculairement au sens du flux des gaz d'échappement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le réacteur plasma comprend une électrode principale agencée dans le sens du flux des gaz d'échappement de façon à réaliser un arc plasma dans le sens du flux des gaz d'échappement.
Selon d'autres caractéristiques, l'électrode principale peut être seule ou une série d'électrodes sensiblement parallèles entre elles choisie(s) de forme pointue ou creuse. De plus, l'électrode principale peut comporter un système de refroidissement. Selon d'autres caractéristiques, la contre-électrode peut être une grille ou peut être choisie comme le moyen catalytique comportant un support conducteur électrique. Le dispositif selon l'invention est donc spécifique au traitement du méthane. Le méthane n'est pas dégradé par les systèmes de dépollution classiques et on le retrouve donc dans les gaz d'échappement, en aval des systèmes catalytiques classiques. Le dispositif permet de traiter le méthane à l'aide d'un moyen catalytique et sans nécessiter d'augmentation de température, par exemple de 500 C. En effet, les espèces très oxydantes générées par le plasma vont augmenter l'activité du moyen catalytique et permettre le traitement du méthane à des températures inférieures à 500 C par exemple. Ce dispositif présente en outre l'avantage d'être disposé en aval ou en amont des systèmes catalytiques classiques, modifiant donc peu le processus industriel associé. II peut bien évidemment être installé sur des lignes de fabrication de véhicules neufs mais également sur des véhicules déjà mis en circulation. En fonctionnement stationnaire, le moyen catalytique réalise une oxydation catalytique du méthane, les conditions d'activation du catalyseur par les espèces formées par le réacteur plasma étant suffisantes pour que la réaction : CH4+202ù4CO2+2H2O se produise. Le moyen catalytique peut comprendre notamment un catalyseur choisi parmi les métaux de transition, les métaux précieux, les pérovskites et les spinelles. Les pérovskites sont des composés cristallins dont la formule générale s'écrit sous la forme ABO3, et les spinelles sont des composés cristallins dont la formule générale s'écrit sous la forme AB2O4. Pour les deux types de composés cristallins, A représente un cation choisi parmi les terres rares, les alcalins ou les alcalino-terreux ; B représente un cation choisi parmi les métaux de transition et peut être substitué. Le catalyseur peut également être choisi parmi le platine, le palladium, et le rhodium. Selon d'autres caractéristiques, le moyen catalytique comprend un catalyseur disposé sur un support tel que de l'alumine, une zircone, des terres rares, des composés alcalins, des oxydes de terres rares ou encore des composés alcalino-terreux.
Selon d'autres caractéristiques, le réacteur plasma est monté en contact avec le moyen catalytique. En particulier, le matériau diélectrique placé entre les deux électrodes peut être le support du moyen catalytique, par exemple une zircone.
On obtient ainsi un dispositif unitaire au sein duquel sont rassemblés le réacteur plasma et le moyen catalytique. Ce mode de réalisation dans lequel le réacteur plasma et le moyen catalytique sont placés dans un volume unique permet d'activer le moyen catalytique avec des radicaux fortement oxydants, mais à faible durée de vie, générés par le réacteur plasma. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de traitement comprend également un moyen de stockage adapté à adsorber du méthane émis par le moteur à combustion interne et adapté à désorber thermiquement le méthane adsorbé, le moyen catalytique étant monté de manière à être en contact avec au moins une partie du méthane désorbé par le moyen de stockage. Le moyen de stockage peut être monté en amont ou en contact avec le moyen catalytique, de manière à ce que le méthane désorbé par le moyen de stockage puisse être traité par le moyen catalytique. On entend par désorber thermiquement le fait que, au-delà d'une température définie, le moyen de stockage désorbe le méthane adsorbé.
L'augmentation de température peut avoir lieu par contrôle moteur ou par utilisation du réacteur plasma. L'utilisation du contrôle moteur permet d'augmenter la température des gaz d'échappement traversant le moyen de stockage. L'utilisation de réacteur plasma permet d'augmenter la température des gaz d'échappement lorsqu'ils traversent le réacteur plasma. Ainsi, lorsque la désorption thermique se fait par utilisation du réacteur plasma, le moyen de stockage sera placé en contact ou en aval du réacteur plasma, de manière à être traversé par les gaz d'échappement chauffés par le réacteur plasma.
La présente invention concerne également un procédé de traitement du méthane contenu dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne, le procédé comprenant : - une étape de formation d'un plasma, et - une étape de traitement du méthane comprenant la mise en contact d'au moins une partie du plasma formé et d'au moins une partie du méthane émis par le moteur à combustion avec un moyen catalytique. L'étape de traitement du méthane peut être réalisée par oxydation catalytique en présence d'un catalyseur choisi parmi les métaux de transition, les métaux précieux, les pérovskites et les spinelles. Plus particulièrement, le catalyseur peut être choisi parmi le platine, le palladium, et le rhodium.
Comme on l'a vu précédemment, le catalyseur peut être disposé sur un support tel que de l'alumine, une zircone, des terres rares, des composés alcalins, des oxydes de terres rares ou encore des composés alcalino-terreux. Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé comprend : -avant l'étape de formation d'un plasma, une étape d'adsorption dans un moyen de stockage, de méthane émis par le moteur à combustion interne, et - avant l'étape de traitement du méthane, une étape de désorption thermique du méthane adsorbé dans le moyen de stockage.
L'étape de désorption thermique du méthane adsorbé dans le moyen de stockage est mise en oeuvre par une élévation de la température des gaz d'échappement jusqu'à une valeur de température égale ou supérieure à la température de désorption du méthane par le moyen de stockage.
On entend par température de désorption du méthane la température pour laquelle se produit la libération des molécules de méthane adsorbées dans le moyen de stockage. Pour obtenir l'élévation de la température des gaz d'échappement jusqu'à une valeur de température égale ou supérieure à la température de désorption du méthane, on peut procéder au moins de deux façons différentes : - par un contrôle moteur en modifiant le mode de combustion du moteur sans changer de point de fonctionnement du moteur en régime et en couple ; - par utilisation du réacteur plasma qui va augmenter localement la température au voisinage des électrodes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation en référence aux figures annexées. La figure 1 représente une vue schématique d'une ligne d'échappement comportant un dispositif de traitement du méthane selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente une vue schématique d'une ligne d'échappement 20 comportant un dispositif de traitement du méthane selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les figures 3 à 6 représentent des vues en coupe longitudinale du dispositif de traitement du méthane selon quatre modes de réalisation de l'invention. 25 Sur les figures 1 à 6, les flèches donnent le sens du flux des gaz d'échappement circulant dans la ligne d'échappement et en particulier dans le dispositif de traitement du méthane. La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'invention.
Sur la figure 1 est représentée une ligne d'échappement 1 des gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne 2, par exemple diesel, d'un véhicule. La ligne d'échappement 1 est équipée de différents dispositifs de post-traitement des gaz d'échappement émis par le moteur 2. Parmi ces différents dispositifs, on peut citer par exemple un catalyseur d'oxydation 3 monté en aval du moteur 2, ainsi qu'un filtre à particules catalysé 4 disposé en aval du catalyseur d'oxydation 3 et permettant de traiter les particules de suie. En aval du filtre à particules catalysé 4, se trouve un système de traitement des oxydes d'azote (NOx) 5 destiné à traiter les différents oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement. Le système de traitement des NOx peut être par exemple un piège à NOx ou bien un système de réduction catalytique utilisant différents agents réducteurs.
En aval du système de traitement des NC)x 5, est monté un dispositif de traitement du méthane 6 conforme à la présente invention. Le dispositif de traitement du méthane 6 comprend, d'une part, un réacteur plasma 7 monté en aval du système de traitement des NOx 5 et, d'autre part, un moyen catalytique 8 monté en aval du réacteur plasma 7. Le dispositif de traitement du méthane 6 est monté en aval des autres dispositifs de traitement des gaz d'échappement de la ligne de traitement 1. En particulier, le dispositif de traitement 6 est monté en fin de la ligne de traitement 1 afin de limiter sa consommation énergétique. En effet, en fin de la ligne de traitement 1, il ne reste principalement que du méthane parmi les hydrocarbures à traiter. Le dispositif de traitement du méthane 6 peut être également monté en amont des autres dispositifs de traitement des gaz d'échappement de la ligne de traitement 1. Cette implantation permet d'accroître l'efficacité de conversion du méthane en bénéficiant de la synergie des autres hydrocarbures avec le plasma et le méthane. Le dispositif de traitement du méthane 6 peut servir également à l'amorçage des catalyseurs positionnés en aval. En effet, l'énergie thermique dégagée par la réaction des hydrocarbures avec le plasma permet de mettre en chauffe plus rapidement les autres dispositifs de traitement des gaz d'échappement de la ligne de traitement 1. Le réacteur plasma 7 comporte des moyens électriques, en particulier, une alimentation haute tension. Ce réacteur comporte également une paire d'électrodes 12, 13. Ce réacteur 7 sera décrit ci-dessous plus précisément. Le moyen catalytique 8 comprend un catalyseur qui, lorsqu'il est activé au préalable par les espèces très oxydantes générées par le réacteur plasma 7, permet de traiter du méthane. Ainsi, le moyen catalytique 8 est capable de traiter du méthane à des températures inférieures à 500 C. Le moyen catalytique 8 est capable de traiter du méthane à des températures inférieures à 400 C, en particulier à des températures comprises entre la température ambiante et 350 C.
Le réacteur plasma 7 et le moyen catalytique 8 peuvent également être réalisés dans un volume unique. Dans ce cas, le moyen catalytique est directement en contact avec les espèces oxydantes formées par le réacteur plasma 7, et plus particulièrement celles présentant une faible durée de vie comme les radicaux fortement oxydants. De plus, le moyen catalytique 8 peut alors jouer également le rôle de contre-électrode 13 du réacteur plasma 7. Un calculateur 9 du véhicule permet de commander le réacteur plasma 7 afin de traiter le méthane. En particulier, le calculateur 9 du véhicule peut mettre en oeuvre le traitement du méthane, soit de manière continue, soit de manière séquentielle. Dans le cas d'un traitement continu, on pourra notamment faire varier l'énergie déposée par l'alimentation dans le réacteur plasma 7 en fonction de la quantité de méthane estimée oui mesurée dans les gaz d'échappement. Dans le cas d'une utilisation séquentielle, le réacteur plasma 7 ne fonctionnera que sur les points de fonctionnement moteur les plus favorables et les plus pénalisants en méthane. On pourra ainsi par exemple traiter le méthane émis dans le cas d'une régénération d'un piège à NOx ou encore lorsque les émissions en méthane du moteur 2 évaluées par le calculateur 9 dépassent un seuil prédéfini, par exemple une concentration en méthane dans les gaz d'échappement supérieure à 1%. Ainsi, les gaz d'échappement traversent dans un premier temps le réacteur plasma 7. Lorsque le réacteur plasma 7 est en fonctionnement, les gaz d'échappement se chargent d'espèces oxydantes puis sont acheminés vers le moyen catalytique 8. Le moyen catalytique 8 est alors activé par les espèces oxydantes contenues dans les gaz d'échappement et peut traiter le méthane contenu également dans les gaz d'échappement.
Sur la figure 2 est représenté un deuxième mode de réalisation dans lequel les éléments communs au premier mode de réalisation portent les mêmes références. Dans le deuxième mode de réalisation, la ligne d'échappement 1 comprend un moyen de stockage 11. Le moyen de stockage a pour but de piéger et stocker, par adsorption, le méthane contenu dans les gaz d'échappement, puis de libérer le méthane par désorption afin de permettre son traitement par le moyen catalytique 8. Le moyen de stockage 11 et le moyen catalytique 8 peuvent ne constituer qu'un seul volume.
Le moyen de stockage 11 peut comprendre par exemple un matériau solide poreux appartenant à la famille des matériaux microporeux et constitué de microcavités ou pores répartis dans une phase solide. Le matériau solide poreux présente par exemple une taille de pores comprise entre 0,4 et 1,6 nm. Pour augmenter également la capacité de stockage du méthane dans le matériau solide poreux, on pourra le choisir de telle sorte que l'épaisseur de matière séparant deux pores dudit matériau soit de l'ordre de la taille des pores. La combinaison des deux paramètres, à savoir taille des pores et épaisseur de matière entre ceux-ci telles que définies ci-dessus, constitue une optimisation de structure pour le matériau solide poreux. Le matériau solide poreux peut être choisi parmi les zéolites, composés qui sont fréquemment utilisés dans le domaine de la catalyse et de la pétrochimie. Le matériau solide poreux peut charbons actifs. Les charbons actifs, purification de l'air, présentent une très une structure microporeuse leur conférant une grande capacité d'adsorption. Ils peuvent donc présenter une grande capacité de stockage de méthane en particulier à basses températures. Le matériau solide poreux peut enfin être un nanomatériau. Les nanomatériaux sont des matériaux réalisés à partir d'éléments dont la taille de particules peut varier entre 1 et 100 nm, leur permettant d'acquérir des propriétés particulières. De tels matériaux sont en particulier de plus en plus étudiés dans les domaines de la catalyse et de la filtration. La désorption du méthane par le moyen de stockage 11 se fait par augmentation de la température du moyen de stockage. II s'agit aussi être constitué de souvent utilisés pour la grande surface interne et d'une désorption thermique pouvant être réalisée par exemple par une élévation de la température des gaz d'échappement jusqu'à une valeur de température égale ou supérieure à la température de désorption du méthane.
Après la désorption thermique du méthane, le matériau solide poreux du moyen de stockage 11 peut de nouveau adsorber et stocker le méthane des gaz d'échappement. La désorption thermique peut être mise en oeuvre en fonction de différents facteurs. Parmi ces facteurs, on peut citer celui relatif à la quantité de méthane stocké dans le moyen de stockage 11. Une telle information quant à la capacité de stockage du méthane peut être notamment fournie par le calculateur 9 du véhicule au moyen d'un estimateur d'émission de méthane. Lorsque la quantité de méthane stocké a atteint la capacité maximale de stockage du moyen de stockage 1 1 , il devient nécessaire de déclencher l'étape de formation d'un plasma et l'étape de traitement du méthane, soit pour traiter le méthane émis par le moteur 2 qui ne peut plus être adsorbé par le moyen de stockage, soit en vue d'une désorption du méthane contenu dans le moyen de stockage. On peut également envisager l'utilisation d'un capteur de méthane qui détecterait les fuites liées à la saturation du moyen de stockage. Un autre facteur peut être la valeur de la température de gaz d'échappement. En effet, il est intéressant d'anticiper l'hypothèse selon laquelle la température de ces gaz d'échappement s'approcherait de la valeur de température de désorption Tdésorp du méthane et provoquerait la désorption du méthane. On peut en conséquence prévoir de mettre en oeuvre l'étape de désorption thermique du méthane lorsque la température des gaz d'échappement atteint une température de consigne donnée, par exemple : 0,7 x Tdésorp. Ainsi, le deuxième mode de réalisation comprend un capteur de température 10, par exemple un thermocouple, monté entre le réacteur plasma 7 et le moyen de stockage 11. Le capteur 10 permet d'indiquer au calculateur 9 du véhicule, la température des gaz d'échappement telle que mesurée à l'entrée du moyen de stockage 11 et d'anticiper une éventuelle désorption du méthane. Lorsqu'une désorption du moyen de stockage 11 doit être réalisée, le calculateur 9 déclenche le fonctionnement du réacteur plasma 7 et commande, par exemple, l'augmentation de la température des gaz d'échappement. Cette augmentation de température peut être réalisée par contrôle moteur, ou bien par le réacteur plasma 7 lui-même qui va augmenter, à proximité de ses électrodes 12, 13, la température des gaz d'échappement qui le traversent. L'augmentation de la température du moyen de stockage 11 entraîne la désorption thermique du méthane stocké qui est acheminé, en même temps que les espèces oxydantes produites par le réacteur plasma 7, vers le moyen catalytique 8. Le catalyseur du moyen 8 est alors activé et permet de traiter le méthane désorbé. Lorsque la purge du moyen de stockage 11 est terminée, le calculateur 9 du véhicule arrête le fonctionnement du réacteur plasma 7 et stoppe, le cas échéant, le contrôle moteur. Selon un autre mode de réalisation, le réacteur plasma 7 peut être couplé au moyen de stockage 11 et au moyen catalytique 8 pour ne former qu'un seul volume. Le procédé de traitement du méthane se fait alors sans l'étape de désorption thermique : ce sont les espèces générées par le plasma qui vont directernent réagir avec le méthane adsorbé.
On traite ainsi de manière séquentielle le méthane émis par le moteur 2, par alternance de phases de stockage et de purge du moyen de stockage 11. Dans les deux modes de réalisation décrits ci-dessus, le dispositif de traitement du méthane 6 peut comporter un réacteur plasma 7 monté en contact avec un moyen catalytique 8. Différents modes de réalisation du dispositif de traitement du méthane 6 vont être décrits aux figures 3 à 6. Dans ces différents modes de réalisation, le réacteur à plasma 7 est choisi à arc électrique. II est constitué d'une alimentation haute tension et d'une paire d'électrodes (une électrode principale 12 et une contre-électrode 13). L'électrode principale 12 est reliée par une connexion 14 à l'alimentation haute tension et la contre-électrode 13 est reliée par une connexion 15 à la masse. Le rayon de courbure de la contre-électrode 13 est choisi plus grand que celui de l'électrode principale 12. Les lignes de champs se trouvent ainsi renforcées autour de l'électrode principale 12 permettant une ionisation plus facile du gaz. Ces lions sont accélérés sous l'action du champ électrique pour faciliter la création de l'arc électrique. En appliquant une forte différence de potentiels, un champ électrique est appliqué entre les deux électrodes 12, 13. Ce champ accélère les électrons et crée un milieu ionisé conducteur permettant la génération d'arcs électriques. Le gaz ionisé, appelé plasma, est obtenu en utilisant un courant alternatif de fort potentiel (quelques dizaines kV, par exemple de de 10 à 80 kV) et de faible intensité (quelques mA, par exemple de 1 à 15mA). L'énergie apportée sert principalement à mettre en mouvement les électrons. Le plasma généré est un plasma dit froid. Les arcs sont produits de façon périodiquement. Au voisinage de l'électrode principale 12 le gaz est ionisé, les électrons accélérés entrent en collision avec les molécules du milieu gazeux et rompent les liaisons chimiques. Des radicaux sont alors formés en particulier O et OH qui peuvent réagir avec le méthane pour l'oxyder selon les réactions suivantes : CH4 + O -> CH3 + OH CH4 + OH -> CH3 + H2O Dans le cas où d'autres molécules d'hydrocarbures (par exemple le propane) sont présentes dans le gaz, ces molécules peuvent réagir plus rapidement avec les espèces ionisées ( ou radicalaires). Ces réactions étant exothermiques, elles créent des réactions en chaîne qui conduisent à l'oxydation du méthane. Le réacteur à plasma 7 présente l'intérêt de nécessiter peu d'énergie pour initier le plasma (quelques dizaines de Watt). La tension appliquée aux bornes du réacteur électrique est contrôlée par le calculateur 9 en particulier à l'amorçage et pendant la génération de l'arc. En particulier, la tension appliquée à l'amorçage est choisie plus grande que la tension appliquée pendant la génération de l'arc.
Une gaine isolante peut être agencée autour du réacteur à plasma 7 afin de limiter les pertes thermiques. Des plots isolants 18 peuvent être agencés autour des connexions 14, 15 d'alimentation électrique et de masse. Un dispositif de tension mécanique 16 (par exemple, un ressort) de l'électrode principale 12 peut assurer une distance D constante entre les deux électrodes 12, 13. Les électrodes 12, 13 sont agencées de telle manière que le volume de plasma soit optimisé pour réagir avec les gaz d'échappement et de telle manière que les pertes thermiques et les gradients thermiques soient limités. En particulier, l'électrode principale 12 et la contre-électrode 13 sont agencées sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre. Ces électrodes 12, 13 peuvent prendre différentes formes. L'électrode principale 12 peut être de forme pointue, creuse, une série d'électrodes sensiblement parallèles entre elles. L'électrode principale 12 peut comporter un système de refroidissement 17. La contre-électrode 13 peut être choisie plane mais elle peut prendre des formes diverses, par exemple, elle peut être une grille, le moyen catalytique 8 avec un support conducteur électrique. Le moyen catalytique 8 peut être choisi par exemple parmi un monolithe métallique imprégné ou pas, un monolithe à billes métalliques imprégnées ou pas.
Selon un premier mode de réalisation du réacteur plasma 7, représenté aux figures 3 à 4, l'électrode principale 12 est agencée sensiblement perpendiculairement au sens du flux des gaz d'échappement de façon à réaliser un arc plasma sensiblement perpendiculairement au sens du flux des gaz d'échappement.
L'électrode principale 12 comporte un système de refroidissement 17. Sur les figures 3 à 4, la contre-électrode 13 est choisie plane. Tel que représenté à la figure 3, l'électrode principale 12 est choisie de forme pointue. Cette géométrie de faible rayon de courbure renforce les lignes de champs au voisinage de l'électrode principale 12 et donc facilite l'ionisation des gaz. Tel que représenté à la figure 4, l'électrode principale 12 est choisie creuse. Elle se compose d'un tube creux à l'intérieur duquel est dévié une partie des gaz d'échappement pour en assurer son refroidissement. L'arc se forme alors sur une couronne définie par l'extrémité du tube. Selon un deuxième mode de réalisation du réacteur plasma 7, représenté aux figures 5 à 6, le réacteur plasma 7 comprend une électrode principale 12 agencée dans le sens du flux des gaz d'échappement de façon à réaliser un arc plasma dans le sens du flux des gaz d'échappement. Tel que représenté à la figure 5, la contre-électrode 13 est le moyen catalytique 8. Le moyen catalytique 8 comporte un support conducteur électrique. Par exemple, le moyen catalytique 8 est un monolithe métallique imprégné ou pas, un monolithe à billes métalliques imprégnées ou pas. L'électrode principale 12 est choisie de forme pointue. Tel que représenté à la figure 6, l'électrode principale 12 est une séried'électrodes sensiblement parallèles entre elles, appelée peigne . Les électrodes de cette série peuvent être choisies de forme pointue ou creuse. L'électrode principale 12 a l'avantage d'augmenter le volume de plasma et donc la probabilité de rencontre entre les espèces à traiter et le plasma. La contre-électrode 13 est une grille. Les modes de réalisation précédents peuvent s'appliquer à tout type de combustion diesel ou essence, et à tout mode de combustion comme par exemple les combustions HCCI (en anglais homogeneous charge compression ignition ), PCCI (en anglais premixed charge compression ignition ), GDI (en anglais: gasoline direct ignition ), NADI (en anglais : narrow angle direct injection ) ou encore CAI (en anglais : controlled auto-ignition ). En d'autres termes, le dispositif selon l'invention permet d'abaisser la température de conversion du méthane. En particulier, le méthane peut être oxydé dès les faibles températures inférieures à 350 C, et à des forts débits pouvant aller jusqu'à 300kg / heure. On obtient, ainsi, par exemple, une conversion supérieure à 60% à température ambiante pour une puissance fournie de 30 watts. De plus, l'invention peut aussi s'appliquer aux hydrocarbures dont l'oxydation à basse température est difficile et dont la teneur dans les gaz d'échappement est faible.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de traitement (6) du méthane contenu dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne (2), caractérisé en ce qu'il comprend : - un réacteur plasma (7) à arc électrique comprenant au moins deux électrodes (12, 13) alimentées par des moyens électriques et - un moyen catalytique (8) capable de traiter du méthane, le moyen catalytique (8) étant monté de manière à être en contact avec au moins une partie du plasma produit par le réacteur plasma (7) et avec au moins une partie du méthane émis par le moteur à combustion interne (2).
2. Dispositif (6) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réacteur plasma (7) comporte une électrode principale (12) et une contre-électrode (13) agencées sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre.
3. Dispositif (6) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'électrode principale (12) est agencée sensiblement perpendiculairement au sens du flux des gaz d'échappement de façon à réaliser un arc plasma sensiblement perpendiculairement au sens du flux des gaz d'échappement.
4. Dispositif (6) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le réacteur plasma (7) comprend une électrode principale (12) agencée dans le sens du flux des gaz d'échappement de façon à réaliser un arc plasma dans le sens du flux des gaz d'échappement.
5. Dispositif (6) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'électrode principale (12) est choisie de forme pointue ou creuse.
6. Dispositif (6) selon la revendication 1 à 5, caractérisé en ce que l'électrode principale (12) est une série d'électrodes 5 sensiblement parallèles entre elles.
7. Dispositif (6) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'électrode principale (12) comporte un système de refroidissement (17).
8. Dispositif (6) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la contre-électrode (13) est une grille.
9. Dispositif (6) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé 15 en ce que la contre-électrode (13) est le moyen catalytique (8).
10. Dispositif (6) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen catalytique (8) comporte un support conducteur électrique.
11. Dispositif (6) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le réacteur plasma (7) est monté en contact avec le moyen catalytique (8). 25
12. Procédé de traitement du méthane contenu dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape de formation d'un plasma, et - une étape de traitement du méthane comprenant la mise en 30 contact d'au moins une partie du plasma formé et d'au moins une partie du méthane émis par le moteur à combustion avec un moyen catalytique (8).
13. Procédé selon la revendication 12 comprenant : 10 20- avant l'étape de formation d'un plasma, une étape d'adsorption dans un moyen de stockage (11), de méthane émis par le moteur à combustion interne, et - avant l'étape de traitement du méthane, une étape de 5 désorption thermique du méthane adsorbé dans le moyen de stockage (Il).
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel, dans l'étape de désorption thermique du méthane adsorbé dans le moyen de 10 stockage (11), on élève la température des gaz d'échappement jusqu'à une valeur de température égale ou supérieure à la température de désorption du méthane par le moyen de stockage (11).
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