en fr Experimental and Modelling Study of Catalytic Diesel Soot Oxidation Etude expérimentale et modélisation de loxydation catalysée de suies Diesel Report as inadecuate




en fr Experimental and Modelling Study of Catalytic Diesel Soot Oxidation Etude expérimentale et modélisation de loxydation catalysée de suies Diesel - Download this document for free, or read online. Document in PDF available to download.

1 DALEMBERT - Institut Jean Le Rond d-Alembert 2 Direction Techniques d-applications énergétiques

Abstract : The objective of this Ph.D. thesis is the development of kinetic models for platinum-ceria-zirconia Pt-CexZr1−xO2-catalysed diesel particle filter DPF regeneration. Such models have a practical purpose in that they can be used to calculate source terms in 3D flow models, and they also have an intrinsic interest for the understanding of the mechanisms of catalysed soot oxidation. The core of this kinetic analysis consists in estimating Arrhenius parameters of a number of detailed reaction steps by fitting calculated curves to experimental ones. In doing so, the aim is not only to understand the roles of the different reactants, but also to investigate the efficacy and limitations of the modelling procedure for gas-solid heterogeneous reactions. Principal among the examined aspects is the feasibility of attributing physically meaningful values to individual parameters in large reaction mechanisms. The problem is approached by fitting one -subset-of reaction steps at a time. This procedure is illustrated by means of the cases of soot oxidation by NO, NO2 and-or O2, NO oxidation catalysed by ceria-based catalysts and soot oxidation catalysed by Pt-CexZr1−xO2. Interesting insights are gained into the mechanisms of these reactions, since the kinetics had often not been analysed thoroughly in the relevant literature. The fitting approach is shown to be effective as it allows for reproduction of several key species profiles in each of a number of experiments. Experiments used for these kinetic studies are temperature programmed tests in a fixed bed reactor, many of which were performed during the course of the study and data concerning others taken from the literature. In order to extract kinetic parameters from the temperature programmed data, a reactor model describing gas flow through a bed of particles and a mean field model of soot and catalyst surface chemistry are developed. The role of soot structure, ceria-zirconia composition-structure and soot-catalyst ratio on reaction are considered. Parameters used to deal with their effects are estimated.

Résumé : L-objectif de cette thèse est de d-evelopper des modèles cinétiques pour la régénération des filtres à particules Diesel FaP, basés sur la catalyse par des formulations du type platine-cérine-zircone Pt-CexZr1−xO2. L-intérêt pratique de ce type de modèle est lié à son utilité dans le calcul de termes sources chimiques dans des modèles 3D, et à la possibilité d-étudier le mécanisme réactionnel de l-oxydation catalysée de la suie. Au coeur de cette analyse cinétique se situe l-estimation des paramètres d-Arrhenius pour un ensemble d-étapes réactionnelles, en ajustant les courbes théoriques calculées à celles obtenues expérimentalement. Ce faisant, l-objectif n-est pas seulement de comprendre le rôle des différents réactifs, mais aussi d-explorer l-efficacité et les limitations de la modélisation des réactions hétérogènes à l-interface des phases gazeuses et solides. Le défi principal de cette démarche est l-attribution de valeurs physiques pertinents à des paramètres individuels dans un mécanisme réactionnel complexe. Notre stratégie pour aborder ce problème consiste en un ajustement progressif de sous-ensembles des étapes réactionnelles. Pour illustrer cette procédure, nous avons développé trois configurations d-oxydation des suies : i l-oxydation par O2, NO et-ou NO2, non catalysée ii l-oxydation par NO2 en présence d-un catalyseur en cérine, et iii l-oxydation catalysée par Pt-CexZr1−xO2. La cinétique de ces réactions n-a pas été exhaustivement étudiée auparavant, et nos résultats ont apporté une meilleure compréhension de ce phénomène. L-approche d-ajustement s-est démontré justifiée, car elle a permis la reproduction de profils d-espèces-clés dans un ensemble de conditions expérimentales. Les études cinétiques expérimentales ont été menées sous forme de tests en température programmée, dans un réacteur à lit fixe. Une partie de nos données expérimentales a été obtenue directement ainsi, les autres donnée provenant d-etudes publiées par d-autres groupes. Afin de déduire les paramètres cinétiques à partir de ces données, un modèle de réacteur décrivant l-écoulement de gaz à travers un empilement de particules a été construit. Ce modèle comprend un sous-modèle portant sur la surface chimique des suies et du catalyseur, basé sur l-approximation du champ moyen. L-impact de la structure graphitique des suies, la composition-structure de la cérine-zircone et du ratio suie-catalyseur dans la réaction ont été considérés. Les paramètres décrivant leurs effets ont été estimés.

en fr

Keywords : meanfield model kinetics soot catalytic oxidation diesel particulate filter nitrogen oxides ceria zirconia

Mots-clés : approximation du champ moyen cinétique suies oxydation catalysée filtre à particules Diesel oxydes d-azote cérine zircone





Author: Kirsten Leistner -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



DOWNLOAD PDF




Related documents