FR2921055A1 - Reacteur de reduction du dioxyde de carbone par une action conjuguee d'electrolyse et d'un plasma - Google Patents

Reacteur de reduction du dioxyde de carbone par une action conjuguee d'electrolyse et d'un plasma Download PDF

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Abstract

Cette invention consiste en un système permettant d'utiliser l'énergie électrique pour réduire le dioxyde de carbone (CO2) produit par l'industrie ou les véhicules à moteur à combustion interne afin de produire du monoxyde de carbone (CO) et/ou des dérivés carbonés réduits du dioxyde de carbone.Elle repose sur un système favorisant la réaction de CO2 + C -> 2CO réalisée à une interface gaz/liquide.Le système est constitué de deux électrodes creuses de carbone maintenues l'une en face de l'autre à quelques millimètres (1,2,3). Les électrodes sont plongées dans un solvant salin (électrolyte). Du CO2 sous pression est injecté dans les électrodes permettant un bullage du CO2 par la fente séparant les deux électrodes. Un courant électrique continu ou alternatif (6), de tension et d'intensité suffisante pour créer des décharges électriques entre les deux électrodes, est alors appliqué aux électrodes. Ces décharges vont créer un plasma très lumineux de gaz chaud autour des électrodes composées : d'eau et des éléments de décomposition des molécules d'eau, de CO2 et des éléments de décomposition des molécules de CO2, de Carbone gaz (C gaz) provenant de l'usure des électrodes, plus des différents éléments ioniques présents dans l'électrolyte. Sous l'action de la chaleur, de la lumière et du courant électrique, les éléments constitutifs du plasma vont se recombiner en formant du CO, du dihydrogène (H2), plus d'autres composés carbonés d'un niveau d'oxydation inférieur à celui du CO2. Dans l'électrolyte sont présentes des nanoparticules catalytiques de MnO2, de CuO/ZrO2 CuO/ZnO/AL2O3 ... Sous l'action de la lumière et de la chaleur du plasma, les particules vont réduire le CO2 en CO et en composés carbonés moins oxydés que le CO2.Les Gaz produits par le système pourront être directement additionnés aux carburants des moteurs à combustion interne ou serviront comme matière première pour la production pour différents types de synthèses telles que la synthèse d'hydrocarbures par la réaction de Fischer-Tropsch.

Description

En raison du problème que représente la raréfaction des énergies fossiles et la pollution en dioxyde de carbone (CO2) que génèrent leurs combustions (une des principales causes du réchauffement climatique), différents procédés voient le jour pour séquestrer ou transformer en un produit valorisable le CO2 produit. Il est toutefois important de distinguer deux contextes différents de production de CO2 : • Une production statique (industrie, chauffage de ville ...), pour laquelle des solutions de traitement lourd du CO2 peuvent être adoptées • Une production mobile (transport) pour laquelle les solutions adoptées sont obligatoirement de taille réduite et transportable.
Parmi les solutions industrielles utilisées habituellement, nous pouvons citer sans être exhaustif : • Le piégeage cryogénique du CO2 consistant à refroidir le gaz par une détente brutale afin de le condenser, • L'utilisation de membrane de séparation sélective entre différents gaz • La complexion du CO2 avec des composés présentant une forte affinité pour lui • La compression directe du gaz, lorsqu'il est produit en concentration suffisante par le procédé considéré
...DTD: À ce jour, aucun procédé de séquestration de CO2 publié n'est applicable aux véhicules à moteur à combustion interne.
Une fois le CO2 confiné avec une concentration suffisante importante, demeure le problème du stockage longue durée ou de la transformation. Pour les industries lourdes, l'une des solutions retenues semble être l'enfouissement du CO2 dans des couches géologiquement stables pour le conserver durant une longue période. Ceci représente un coût considérable, sans aucune valorisation et sans garantir que le CO2 ne s'échappe massivement à l'occasion d'un événement naturel tel que les tremblements de terre.
La solution de transformation du CO2 en produit valorisable représente une solution alternative qui se développe de plus en plus.
Deux grands types de procédés peuvent êtres cités : • Les méthodes catalytiques consistant à réduire le CO2 dans des composés comme le méthanol, le formaldéhyde ou l'acide formique directement valorisable. • Les procédés électrochimiques en phase gazeuse consistant à réduire le CO2 en (monoxyde de carbone) CO et (dihydrogène) H2.
A noter qu'il existe des méthodes électrochimiques en solution permettant de transformer 45 le CO2 en acide formique.
Bien que valorisable industriellement, le méthanol, le méthanal, l'acide formique, ne permettent que très difficilement la synthèse d'hydrocarbures (essence, gasoil ...) par des procédés comme le procédé Fischer-Tropsch (FT). 50 Les procédés électrochimiques en phase gazeuse, bien que produisant du CO et du H2, sont très consommateurs en énergie (plusieurs kilovolts par m3 de gaz produit) et nécessitent l'utilisation de gaz additifs tels que l'hydrogène sulfuré (H2S) ou le méthane (CH4) pour être mis en oeuvre. De plus, ces procédés engendrent des problèmes de gestion de grandes quantités de produits secondaires.
La réduction CO2 en CO et H2 est un verrou technologique majeur dans l'industrie des synthèses d'hydrocarbures. En effet, une grande partie (30 à 40 %) de la matière première (Charbon, Char) est perdue sous forme de CO2, ce qui rend, en plus du coût économique, cette industrie extrêmement polluante. Nous proposons un procédé et un dispositif alternatif de réduction du CO2 de manière majoritairement sous la forme de CO et de H2 avec une production minoritaire de méthanol (CH3OH), formaldéhyde (CH2O), acide formique (CH2O2H), méthane (CH4), acétylène (C2H2), éthylène (C2H4) présentant une réduction plus poussée du CO2. Ces réductions se font sous l'action conjuguée de la température élevée d'un plasma généré entre deux électrodes de Carbone creuses, du courant électrique circulant dans le plasma, de la lumière intense émise par le plasma et de l'apport de carbone gaz provenant de la sublimation des deux électrodes (combustion électrique). Le CO2 est amené au contact du plasma en circulant au travers des électrodes où il bulle à travers la fente séparant les deux électrodes pour pénétrer dans le plasma. Ceci permet de changer l'équilibre gazeux établi à l'interface eau/gaz du plasma en faveur du dioxyde de carbone (CO2).
Principe de fonctionnement
Dans ce mode de réalisation, le procédé consiste à : 1-1 Approcher deux électrodes de carbone creuses 1,2 ou poreuses en leurs centres de telle sorte qu'un gaz puissent circuler en leurs centres 16,17. Les électrodes sont maintenues à une distance constante grâce à un intercalaire en céramique (électriquement neutre) de taille calibrée comprise entre 0.01 mm et 3 cm . L'intercalaire peut être une pièce d'une épaisseur calibrée et percée de trous 4,5 ou de pores permettant la circulation du solvant, des gaz, des électrolytes et du courant électrique, permettant ainsi la formation du plasma. Il s'agira préférentiellement d'un anneau 3 ou d'un cadre (en fonction de la géométrie des électrodes), d'épaisseur calibrée entre 0.Olmm et 3 cm, dont le bord aura l'épaisseur du bord des électrodes. Les électrodes et l'intercalaire peuvent avoir n'importe quelle forme, préférentiellement une forme cylindrique sera choisie pour ces éléments. Les électrodes sont maintenues en place (plaquées sur l'intercalaire) par un systèmes de ressorts. Sur chaque électrode est disposé à l'opposé de l'intercalaire un ressort 9 qui pousse l'électrode au contact de l'intercalaire au fur et à mesure de son usure de façon à garder les deux électrodes à une distance constante l'une de l'autre Figl. Un fil conducteur électrique 8 est disposé (soudure, collage, serrage, etc ) à l'extrémité de chaque électrode opposée à l'intercalaire, afin d'assurer la conduction électrique. Un guide 7 relié à l'intercalaire peut éventuellement assurer le bon positionnement des électrodes.
Différents procédés peuvent être utilisés pour conserver les électrodes à une distance optimale. Notamment, des systèmes de vérins ou de vis automatisés et motorisés peuvent maintenir les deux électrodes à une distance constante quelle que soit l'usure des électrodes en fonction de la mesure de la résistance électrique entre les deux électrodes.
Pour que le procédé fonctionne, il suffit qu'une électrode en carbone creuse ou poreuse soit présente, l'autre électrode étant d'un matériau conducteur quelconque. La seconde électrode peut être d'un matériau catalytique tel que : MnO2, de CuO/ZrO2, CuO/ZnO/AL203 ou tout autre matériau conducteur. Les rendements de la réaction seront toutefois moindres.
1-2 Le système d'électrodes est plongé dans un réacteur 12 contenant une solution électrolytique permettant le passage du courant (Fig2 5 ). Il peut s'agir d'une solution 10 KOH, NaOH, Nacl, ou des solution d'eau de Baryte ou d'eau de chaux. Il sera préféré des solutions (Ph > 8) avec des pH basiques permettant une meilleure solubilisation du CO2, mais les réactions peuvent avoir lieu à n'importe quel pH avec des rendements moindres.
15 Le réacteur sera hermétiquement clos, une valve 14 en position haute (au-dessus de l'électrolyte) permet la sortie des gaz non dissous. Deux canaux 10 permettent l'alimentation en gaz (CO2) introduisent le gaz CO2 dans les électrodes 1 avec une pression comprise entre 1 et 10000 bar. La pression à l'intérieur du réacteur est contrôlée par la valve 14 tarée pour s'ouvrir au-dessus d'un seuil de pression 20 choisi permettant la sortie du gaz du réacteur. Après introduction du gaz CO2 dans les électrodes, le gaz bulle à travers la fente ou l'intercalaire 3 séparant les deux électrodes, formant ainsi une cavité (bulle) autour des électrodes.
25 1-3 Un courant électrique alternatif 6 d'une fréquence comprise entre 0.5 et 1000HZ, une tension comprise ente 1 V et 100KV et une intensité comprise entre 1 et 1000A est appliqué aux bornes des électrodes (le courant peut éventuellement être continu ). Un plasma très chaud 11 se forme alors entre les deux électrodes (Fg2). Une estimation de la température du plasma la situe entre 800 et 5000°C. Le plasma constitué d'un mélange 30 gazeux composé de H2O, CO2, C gaz et des éléments de leurs décompositions et recombinaisons.
Parmi les nombreuses réactions chimiques se produisant dans le plasma, deux sont majoritaires : rl) C+H2O H CO +H2 r2) CO2 + C 4--> 2CO
La réaction (rl) est normalement 5 fois plus rapide que la réaction (r2). 40 Toutefois en raison de la forte pression de CO2 et de la géométrie des électrodes, la pression partielle de CO2 à l'intérieur du plasma devient suffisante pour accroître le rendement de la réaction (r2) d'un facteur supérieur ou égal 1.5.
45 Parmi les autres réactions possibles minoritaires, nous pouvons noter :
V,2) C+2H2 ->CH4 r3) CO+H2OE-> CO2 +H2 50 r4) CH4 +H2OHC0+3H2 r5) CO2 +H2<ù>C0 +H20 35 r6) CO2+3H2 ->CH3OH +H2O r7) CO+2H24û>CH3OH r8) 2C +2H2 <û>C2H4 r9) 2C +112 <-->C2H2 r l Ob) CO2 + 112 CHO2H r 11 b) CO2 + 2H2 4---> CH2O+H2O
CO2 a une bonne solubilité dans l'eau (supérieure à 1.3 g/1) à 0°C Cette solubilité est supérieure d'un facteur 1000 à celles du CO et H2 qui sont presque immédiatement dégazés après leurs synthèses alors que les autres composés restent en solution dans des proportions plus importantes.
2-1 Dans un mode de réalisation complémentaire, les composés des réactions secondaires r2 à ri lb peuvent réagir de nouveau au sein du plasma pour fournir du CO et du H2 par une combinaison de réaction secondaire. L'ensemble de ces réactions r3 à r7 peuvent avoir lieu directement en solution. Pour améliorer le rendement de CO produit, des catalyseurs sont introduits dans le réacteur afin d'augmenter la probabilité de réaction combinatoire entre les réactions se produisant en solution. Ces catalyseurs sont sous forme de nano- ou micro-particules, de taille variant de 0.5nm à 3 m de rayon. Notamment des particules MnO2, de CuO/ZrO2, CuO/ZnO/AL2O3 ou toutes autres particules catalytiques capables de réduire ou d'oxyder une des molécules des réactions rl à r7 Il peut s'agir d'un seul type de nanoparticules ou d'un mélange de type différent de nanoparticules dans n'importe quelles proportions. Sous l'effet de la lumière et de la chaleur du plasma, les particules vont catalyser les différentes réactions r3 à r7 des formes restées en solution, augmentant ainsi les chances de 30 produire du CO qui sera dégazé.
2-2 pour éviter que les particules n'interfèrent avec le plasma, les électrodes sont enfermées dans une enceinte 13 laissant passer les solutés et les gaz, mais arrêtant les micro- et nanoparticules. Les parois de l'enceinte auront la particularité de laisser passer le 35 rayonnement du plasma visible et non visible ainsi que la chaleur produite par celui-ci. Typiquement il pourra s'agir d'une enceinte en quartz 18 ou tout autre matériau laissant passer la lumière. Le passage des solutés et des gaz sera permis par des orifices dans l'enceinte bouchés par des tamis 20 présentant des pores avec des tailles inférieures à la taille des particules. 40 Les tamis ou filtres pourront être constitués de mousses d'éponges synthétiques convenablement calibrées, ou autres filtre, tamis ou membrane avec des pores calibrés convenablement et neutres ...
3-1 En augmentant la pression partielle de 1-12, il est possible d'augmenter le taux de la 45 réaction r2 au détriment de la réaction ri. Pour augmenter la proportion de H2 dans le plasma, les électrodes subissent une métallisation par un alliage de gallium/aluminure FigS. Typiquement la face interne de l'électrode est recouverte par une feuille ou un dépôt d'aluminium 25 de quelques microns d'épaisseur (comprise entre 2 à 500 m). Cette feuille ou ce dépôt est recouverte sur toute sa surface libre par quelques microns d'un 50 alliage gallium/aluminium 23 sur une épaisseur comprise entre 1 à 500 m. L'alliage de gallium/ aluminium peut varier dans une proportion de 1 à 75 % de gallium. L'ensemble 4 est recouvert par une seconde feuille ou un second dépôt d'aluminium 24 d'une épaisseur comprise entre 2 à 500 m. Pour éviter toute réaction entre la feuille ou le dépôt d'aluminium et l'alliage, des couches de matériaux synthétiques 23 électriquement neutres peuvent être intercalés entre l'aluminium et l'alliage. Typiquement il pourra être utilisé des feuilles d'aluminium dont une face est recouverte de quelques microns d'un matériau plastique ou synthétique (polyimide par exemple). Afin de contrôler parfaitement la réaction de l'alliage au cours de la combustion électrique des électrodes (usure des électrodes), le sandwich aluminium (éventuellement film synthétique) /gallium-aluminium/ (éventuellement film synthétique) aluminium, sera structuré par un pressage, et un collage ou une fusion, en certains points, entre les deux feuilles ou dépôt d'aluminium de part et d'autre de l'alliage. La structuration du sandwich sera réalisée de manière à délimiter entre les deux feuilles ou dépôt de petits réservoirs d'alliage hermétiquement clos 21. La longueur d'un petit réservoir (selon une génératrice de l'électrode) sera comprise entre (1cm et 21u,m) , typiquement 500 m. La largeur d'un petit réservoir (selon le périmètre de l'électrode) sera comprise entre (lcm et 2 m) typiquement 500 m. Les réservoirs seront éventuellement disposés en quinconce pour éviter que tous les réservoirs du bord de combustion de l'électrode ne soient ouverts en même temps, ce qui limiterait le temps de réaction de redémarrage après un arrêt de la combustion électrique. Cette organisation permet que l'alliage d'aluminium et de gallium réagissent au fur et à mesure que l'électrode s'use, en monopolisant des quantités constantes d'alliage. Ceci limite les risques d'altération de l'alliage par infiltration d'eau ou de CO2 ou l'emballement de la réaction. Des espacements plus ou moins importants peuvent être introduits entre les réservoirs d'alliage afin de modérer plus ou moins la réaction. 3-2 En ce consumant sous l'action du plasma, les électrodes vont ouvrir les sacs d'alliage de gallium et d'aluminium au fur et à mesure. Sous l'action du plasma, l'aluminium va réagir avec le CO2 et le H2O contenus dans le plasma tel que : r12) 3 H2O + 2AL +e- --' AL2O3- + 3H2 r13) CO2 + 2AL +e--, 2AL2O3- + 2C
Les réactions rl r2 se produisent avec le carbone obtenue. r2) C+CO2 2CO r1) C+H2O - CO +112
Dans une autre mode de réalisation, la métallisation est réalisée avec de l'aluminium seul. 40 4-1 en sortie du réacteur, le mélange de gaz pourra être utilisé de différentes manières. Mais avant toute utilisation le CO2 non réduit sera séparé du mélange gazeux. Parmi tous les procédés de séparation, un procédé peu onéreux consiste à utiliser la forte solubilité du CO2 dans l'eau (de l'ordre de 1,4g/L à 0 °C), 1000 fois plus élevé que celle 45 de H2 ou de CO. En sortie du réacteur, les gaz sont refroidis par un passage dans un radiateur, puis sont mis à buller dans un réservoir de séparation contenant de l'eau, le réservoir de séparation est éventuellement thermostaté entre 0 et 15°C. L'injection des gaz dans le réservoir se fait à une pression comprise entre (1 à 100 bar). 50 De l'eau est pompée du réservoir, puis y est réinjectée après dégazage, le débit d'eau est proportionnel au débit de bullage du gaz dans le réservoir. La vitesse de bullage est réglée en fonction de la proportion de CO2 dans ce gaz de sorte que le CO2 ait le temps de se dissoudre dans l'eau (le pH de la cuve sera de préférence basique pour augmenter le taux de dissolution du CO2) . Le CO2 se dissout rapidement dans l'eau alors que les autres gaz passent en majorité dans la partie aérienne de la cuve. L'eau pompée est dégazée par soumission aux ultra-sons, à un vide poussé, ou à échauffement rapide. Une combinaison de ces trois traitements peuvent être faite simultanément ou séquentiellement. Les gaz provenant du dégazage sont majoritairement constitués de CO2. Ils pourront être retraités ou séquestrés après oxydation en CO2 du CO qu'ils contiennent encore.
Les gaz récupérés de la partie aérienne de la cuve de séparation sont majoritairement composés de CO et 1-12. Les gaz sont récupérés au travers de valves calibrées pour s'ouvrir à une pression redéfinie.
5-1 Les gaz produits par le réacteur permettent la synthèse d'hydrocarbures par la réaction Fischer-Tropsch. Lors des étapes de préparation du gaz de synthèse pour la réaction Fischer-Tropsch par les méthodes existantes, une grande partie du charbon végétal (char) ou de charbon fossile utilisé pour la préparation du gaz de synthèse est perdu sous forme de CO2. Ce CO2 peut être récupéré et injecté dans le réacteur ce qui permet de le tranformer en CO et H2 augmentant ainsi le rendement de la production de gaz de synthèse d'un facteur supérieur à 30% par rapport à la composition initiale du gaz de synthèse. Au cours de ces opérations de gazéification avec des méthodes existantes, 10 à 20% du char ou du charbon n'est pas gazéifié et est perdu dans les cendres. Ce charbon peut être récupéré pour la fabrication des électrodes utilisées dans le réacteur et ainsi peut être transformé en CO et H2. La combinaison de ce réacteur avec des méthodes de gazéification existantes permet d'augmenter le rendement de production des gaz de synthèse de l'ordre de 40%.
6-2 Le réacteur décrit est peu encombrant et pourra être directement installé sur des véhicules propulsés par des moteurs à combustion interne. Les gaz produits serviront de complément de carburant et ainsi diminuer par un double effet la quantité de CO2. Si le réacteur est couplé à un système de séquestration du CO2, l'émission de CO2 pourra être rendue négligeable.
L'énergie nécessaire au fonctionnement du réacteur peut-être produite par : • Des panneaux solaires (photovoltaïques) disposés sur le toit et le capot du véhicule ; • Des éoliennes ou des turbines à air disposées dans les éléments creux du véhicule ; • Des turbines et des pompes fonctionnant grâce à un échangeur thermique à base d'eau. • (L'échangeur thermique récupère la chaleur perdue au niveau du moteur et des gara d'échappements pour produire de la vapeur. Cette vapeur d'eau ainsi que les gaz d'échappements, actionne des pompes et des turbines capable de produire du courant électrique et de réaliser des compressions de gaz). Ces ensembles de production d'énergie sont complétés par un ou plusieurs radiateurs produisant du courant à partir du refroidissement des gaz d'échappement, des gaz entraînant des turbines et des pompes, des fluides de refroidissement du moteur. Ce radiateur comporte des résistances thermoélectriques qui utilisent la différence de température entre fluides en train d'être refroidis et l'atmosphère pour produire du courant électrique par effet Peltier. Un seul radiateur muni d'une douzaine de résistances (par exemple des résistances comercial CPI12730), peut fournir un courant de 24V et 24 A en courant continu.
Cette association de production énergétique est suffisante pour assurer la quantité d'énergie nécessaire aux réactions chimiques et aux différentes compressions de gaz intervenant dans la réduction du CO2 en gaz combustibles et dans sa séquestration au niveau d'un véhicule. Et ceci est réalisé sans surconsommation de carburant .
Le courant électrique continu produit est aisément transformé en courant alternatif.15 LÉGENDES DE L'ENSEMBLE DES FIGURES 5 1) Électrode creuse en carbone 2) Trou traversant longitudinalement l'électrode permettant le passage du CO2 10 3) Intercalaire permettant de conserver les électrodes à une distante constante quellequesoit l'usure de celle-ci 4) Trou traversant l'intercalaire permettant la formation du plasma. 5) Trous de passage du CO2 dans l'intercalaire 6) Courant alternatif 15 7) Guide de maintien des électrodes en carbone 8) Fil permettant de mettre les électrodes en carbone sous tension 9) Ressort permettant de maintenir une distance constante entre les électrodes en les plaquant sur l'intercalaire 10) Alimentation en CC)2 gaz des électrodes creuses en carbone 20 1 1) Plasma 12) Réacteur contenant la solution électrolytique (Na OH, K,OH, eau de chaux, eau de baryte, pH > 8 de préférence) 13) Confinement des électrodes et du plasma, seules les électrolytes circulent à travers des tamis avec des pores calibrés. 25 14) Vanne à pression ou électrovanne dont l'ouverture se déclenche ou est commandée à la pression choisie. 15) système de refroidissement du gaz de synthèse (condensateur à fluide) ou radiateur. 16) Sens possible d'injection du CO2 dans les électrodes de carbone 17) Sens préférentiel d'injection du CO2 dans les électrodes de carbone 30 18) Enceinte en quartz comprenant des filtres présentant des pores calibrés 19) Conduit situé entre la paroi du réacteur et l'enceinte de quartz permettant de gainer les électrodes pour les isoler hermétiquement. 20) Filtre disposé sur l'enceinte de quartz 21) petit sac d'aluminium contenant un alliage gallium/aluminium 35 22) Couche de matériau synthétique isolant l'aluminium de l'alliage gallium/ aluminium 23) Alliage gallium /aluminium 24) Dépôt d'aluminium supérieur 25) Dépôt d'aluminium inférieur 26) carbone solide

Claims (11)

REVENDICATIONS
1) Procédé caractérisé en ce qu'il permet, de réduire en solution du dioxyde de carbone CO2 en monoxyde de carbone CO et dihydrogène H2, sous l'action d'un courant électrique alternatif ou continu générant un plasma enrichi en CO2 (11) aux bornes d'au moins une électrode (1) en carbone immergé dans la solution, creuse ou poreuse en son centre (2) dans laquelle s'écoule du CO2 gaz à une pression comprise entre 1 et 10000 bar pour enrichir le plasma.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant électrique appliqué au aux électrodes plongées dans un réacteur rempli d'uns solution d'électrolyte, soit d'une fréquence comprise entre 0.5 et 1000HZ, d'une tension comprise ente 1 V et 100KV et d'une intensité comprise entre 1 et 1000A.
3) Procédé selon la revendication 1,2 caractérisé en ce que les électrodes sont maintenues à une distance constante comprise entre 0.01 mm et 3 cm ; -cette distance est préférentiellement maintenue grâce à un intercalaire électriquement neutre, par exemple en céramique, de taille calibrée comprise entre 0.01 mm et 3 cm (3), l'intercalaire est éventuellement percé de trous ou de pores (4,5) permettant la circulation du solvant, des gaz, des électrolytes et des courants électriques, favorisant ainsi la formation du plasma, de manière encore plus préférentielle, l'intercalaire est constitué d'un anneau ou d'un cadre (en fonction de la géométrie des électrodes qui est préférentiellement cylindrique) d'épaisseur calibrée entre 0.Olmm et 3 cm,, les électrodes sont maintenues en place (plaquées sur l'intercalaire) par un systèmes de ressorts (9), tels que par exemple sur chaque électrode est disposé à l'opposé de l'intercalaire un ressort qui pousse les électrodes contre l'intercalaire au fur et à mesure de leur usure de façon à garder les deux électrodes à une distance constante l'une de l'autre (Fig1), la conduction électrique est assurée grâce à un fil conducteur électrique (8) disposé (soudure, collage, serrage etc. ) à l'extrémité de chaque électrode opposée à l'intercalaire ; Un guide (7) relié à l'intercalaire assure éventuellement le bon positionnement des électrodes ; -dans des procédés alternatifs les électrodes sont maintenues à une distance optimale par des dispositifs tels que des systèmes de vérins et/ou de vis automatisés et motorisés qui maintiennent les deux électrodes à une distance constante en fonction de la mesure de la résistance électrique entre les deux électrodes quelquesoit leur usure.
4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rendement des réactions en solution est amélioré par l'introduction de catalyseurs dans le réacteur sous forme de nano ou microparticules, de taille variant de 1nm à 3 m, notamment des particules MnO2, de CuO/ZrO2, CuO/ZnOIAL2O3 ou toutes autres particules catalytiques capables de réduire ou d'oxyder une des molécules ; Il peut s'agir d'un seul type de nanoparticules ou d'un mélange de différents types de nano 45 particules dans n'importe quelles proportions.
5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les particules sont isolées du plasma par une séquestration des électrodes dans une enceinte laissant passer les solutés et les gaz (13), mais arrêtant les micros et nanoparticules (Fig4 ), 50 Les parois de l'enceinte ont la particularité de laisser passer le rayonnement du plasma visible et non visible ainsi que la chaleur produite par celui-ci, notamment une enceinteen quartz (18), , le passage des solutés et gaz au travers de la paroi de l'enceinte étant permis par des orifices dans l'enceinte bouchés par des tamis (20) dont les pores présentent une taille inférieure à celle des particules ; les tamis ou filtres pourront être constitués de mousses d'éponges synthétiques convenablement calibrées, ou autres filtre, tamis ou membrane avec des pores calibrés ...
6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des électrodes de carbone métallisé par de l'aluminium (Fig5) sontt utilisées pour réduire le CO2 sous l'action d'un champ électrique et ou d'un plasma.
7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les électrodes de carbones sont métallisées par un alliage de gallium et d'aluminure (23) dans une proportion de 1 à 75 % en gallium ou par de l'aluminium seul ; la face interne des électrodes par exemple est recouverte par une feuille ou un dépôt d'aluminium (25) de quelques microns d'épaisseur comprise entre 2 à 500 m, cette feuille est recouverte sur toute sa surface libre par quelques microns d'un alliage de gallium aluminium (23) sur une épaisseur comprise entre 1 à 500 m, l'ensemble est recouvert par une seconde feuille ou un second dépôt d'aluminium d'une épaisseur comprise entre 2 à 500 m ; entre l'aluminium et l'alliage, une couche de matériaux synthétiques électriquement neutres est éventuellement intercalée (22), notamment sont utilisées des feuilles d'aluminium dont une face est recouverte de quelques microns d'un matériau plastique ou synthétique comme le polyimide ou tout autre matériau synthétique ; dans un mode de réalisation préférentiel, le sandwich, aluminium (éventuellement film synthétique ) /gallium- aluminium/ (éventuellement film synthétique) aluminium, est structuré par un scellement en certains points (par un pressage, par collage, par fusion, etc) des deux feuilles d'aluminium ou des deux dépôts d'aluminium de part et d'autre de l'alliage, la structuration du sandwich est réalisée de manière à délimiter entre les deux feuilles ou dépôts d'aluminium de petits réservoirs d'alliage hermétiquement clos (21) ; La longueur d'un petit réservoir (selon une génératrice de l'électrode de carbone) est comprise entre (lcm et 211m), typiquement 500 m . La largeur d'un petit réservoir (selon le périmètre de l'électrode de carbone) est comprise entre lcm et 2 m, typiquement 500 m. Les réservoirs sont éventuellement disposés en quinconce. Des espacements plus ou moins importants sont éventuellement introduits entre les réservoirs.
8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les gaz de synthèse produits par le réacteur sont séparés par solubilisation différentielle dans des solvants aqueux, séparation suivie d'un dégazage par des chocs aux ultrasons et/ou thermiques et sous un vide poussé.
9)Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les gaz produits par le réacteur sont utilisés pour réaliser des synthèses de composés carbonés ou leurs dérivés tels que de hydrocarbures, notamment par la réaction Fischer-Tropsch et ses dérivés.
10) Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les gaz produits par le réacteur soit utilisé en temps de carburant principal ou d'appoint. Notamment par une production embarquée ou intégrée dans un véhicule.
11)Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que tout ou partie du réacteur est couplé à des systèmes de séquestration de CO2, notamment dans les systèmes ou tout ou partie de l'énergie de fonctionnement est fournie par des énergies renouvelables telle que l'énergie éolienne , solaire, ou récupération de l'énergie thermique par des systèmes d'échangeurs thermiques.
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