FR2928868A1 - Systeme et procede de traitement d'air destine a etre pulse dans un habitacle integrant une technique de catalyse - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de traitement (7) d'air destiné à être pulsé dans un habitacle (5) de véhicule, comprenant un moyen de filtration (8) d'air par adsorption, caractérisé en ce que le moyen de filtration (8) comprend en outre des composants pour oxyder du monoxyde de carbone présent dans l'air en dioxyde de carbone.L'invention concerne également l'utilisation de nanocatalyseurs d'Or pour une oxydation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone à température ambiante.Selon un autre aspect, l'invention intègre également une régénération des catalyseurs par plasma, de manière à augmenter la durée d'action des catalyseurs.
Description
Système et procédé de traitement d'air destiné à être pulsé dans un habitacle intégrant une technique de catalyse
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine du traitement de l'air, et plus particulièrement du traitement de l'air destiné à être envoyé à l'intérieur d'un habitable, notamment un habitacle de véhicule automobile.
ETAT DE LA TECHNIQUE Les véhicules automobiles sont équipés de systèmes de ventilation qui ont pour but de pulser de l'air dans l'habitacle du véhicule de manière essentiellement à renouveler cet air. Toutefois, l'air qui est pulsé dans l'habitacle contient en général un certain nombre de polluants, que cet air provienne de l'extérieur du véhicule ou d'un circuit interne de recirculation de l'air. Il convient donc d'utiliser un système de traitement d'air adéquat pour réduire cette quantité de polluants et obtenir un air le plus sain possible avant de le faire entrer dans l'habitacle du véhicule.
Les systèmes de traitement d'air utilisés aujourd'hui font appel à la filtration particulaire et gazeuse. Ces systèmes de traitement d'air permettent donc de réduire la pollution de l'air destiné à être pulsé dans l'habitacle en captant des polluants nocifs au bien être et à la santé du conducteur, tels que les aldéhydes, les alcanes, les aromatiques, etc. Ces systèmes de filtration, qui consistent en général en des filtres non tissés contenant des grains de charbon actif, ne sont toutefois pas efficaces, ou très peu, vis-à-vis de certains polluants comme le monoxyde de carbone (CO). Or, le monoxyde de carbone est un polluant très nocif pour l'être humain et il est donc important de pouvoir l'éliminer de l'habitable de manière à assurer le bien être et la santé de l'utilisateur du véhicule.
Il a en conséquence été développé certaines solutions pour réduire la quantité de monoxyde de carbone entrant dans l'habitacle du véhicule en même temps que l'air pulsé par le système de ventilation. Une solution consiste en particulier à utiliser un capteur de toxicité qui permet de détecter les pics de pollution au cours desquels la quantité de monoxyde de carbone présent dans l'air est particulièrement importante. Ainsi, lorsqu'un pic de pollution est détecté, une commande ferme le volet d'entrée d'air du système de ventilation et met en place un recyclage de l'air contenu dans l'habitacle par un système ad hoc. La fermeture du volet d'entrée d'air évite ainsi de faire entrer dans l'habitacle de l'air dans lequel une concentration trop importante de monoxyde de carbone est présente. Si cette solution permet d'éviter d'avoir des concentrations importantes de monoxyde de carbone dans l'habitacle, une quantité non négligeable de monoxyde de carbone entre tout de même dans l'habitacle lors du fonctionnement normal du système de ventilation.
Un but de la présente invention est de fournir un système et un procédé de 10 traitement d'air destiné à être pulsé dans un habitacle, en particulier dans un habitacle de véhicule, qui résolvent au moins l'un des inconvénients précités.
En particulier, un but de la présente invention est de fournir un système et un procédé de traitement d'air permettant de supprimer la quasi totalité du 15 monoxyde de carbone présent de manière à pulser dans l'habitacle du véhicule un air le plus sain possible.
EXPOSE DE L'INVENTION A cette fin, on propose un système de traitement d'air destiné à être pulsé 20 dans un habitacle de véhicule, comprenant un moyen de filtration d'air par adsorption, caractérisé en ce que le moyen de filtration comprend en outre des composants pour oxyder du monoxyde de carbone présent dans l'air en dioxyde de carbone.
25 Des aspects préférés mais non limitatifs de ce système de traitement sont les suivants : - les composants pour oxyder du monoxyde de carbone comprennent des oxydes et des particules d'Or servant de catalyseurs ; -le système de traitement comprend en outre un moyen de régénération des 30 catalyseurs en Or par plasma ; - le moyen de régénération comprend une pluralité d'électrodes sous-tension agencées selon une rangée, et une grille formée de fils conducteurs entrelacés, ladite grille étant reliée à la masse ; - le moyen de régénération comprend une pluralité d'électrodes agencées 35 selon une première et une deuxième rangées, les électrodes de la première rangée étant sous-tension et les électrodes de la deuxième rangée étant reliées à la masse ; - le moyen de régénération est intégré au moyen de filtration ou agencé adjacent du moyen de filtration ; - le moyen de filtration comprend de l'alumine ; - le moyen de filtration comprend du charbon actif ; - le système de traitement comprend en outre un moyen d'inversion de flux gazeux pour évacuer des flux gazeux en dehors de l'habitacle.
On propose également un procédé de traitement d'air destiné à être pulsé dans un habitacle de véhicule comprenant une étape de filtration de l'air par adsorption, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'oxydation de monoxyde de carbone présent dans l'air en dioxyde de carbone.
Des aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé de traitement sont les suivants : - le procédé comprend en outre une étape de régénération de catalyseurs utilisés pour l'oxydation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone ; - le procédé comprend en outre une étape d'évacuation du dioxyde de carbone en dehors de l'habitacle.
DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un système de traitement d'air destiné à être pulsé dans un habitacle de véhicule ; - la figure 2 est une représentation schématique d'un filtre pour un système de traitement tel qu'illustré à la figure 1 ; - la figure 3 est une représentation schématique d'une grille pour un dispositif de régénération destiné à être utilisé dans un système de traitement tel qu'illustré à la figure 1 ; - la figure 4 est une représentation schématique d'une pluralité d'électrodes pour un dispositif de régénération destiné à être utilisé dans un système de traitement tel qu'illustré à la figure 1 ; - la figure 5 est une représentation schématique d'un dispositif de régénération destiné à être utilisé dans un système de traitement tel qu'illustré à la figure 1 selon un premier mode de réalisation ; - la figure 6 est une représentation schématique d'un dispositif de régénération destiné à être utilisé dans un système de traitement tel qu'illustré à la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 1 représente un système de ventilation 1 pour véhicule, ce système de ventilation 1 étant destiné à pulser de l'air dans l'habitacle 2 du véhicule.
A cette fin, le système de ventilation 1 comprend un pulseur d'air 3, ayant la forme d'une turbine par exemple, destiné à amener de l'air dans l'habitacle 2 du véhicule par l'intermédiaire des sorties d'aération 4 du système de ventilation 1.
En outre, un tel système de ventilation 1 comprend en général un dispositif de chauffage 5 tel qu'un aérotherme, qui permet le cas échéant de chauffer l'air destiné à être pulsé à l'intérieur du véhicule. Il peut également être prévu un évaporateur 6 permettant quant à lui de refroidir l'air destiné à être pulsé dans l'habitacle 5.
Le système de ventilation 1 comprend en outre un système de traitement d'air 7 destiné à purifier l'air qui sera pulsé à l'intérieur de l'habitacle 5 du véhicule.
Le système de traitement 7 comprend un filtre 8 (voir figures 1 et 2) adapté pour filtrer l'air par adsorption. Ce filtre 8 comprend ainsi un certain nombre de particules adsorbantes adaptées aux gaz nocifs que l'on souhaite piéger. Le filtre 8 peut en particulier contenir du charbon actif qui permet de piéger un grand nombre de polluants.
Le filtre 8 comprend en outre des composants qui sont destinés à oxyder le monoxyde de carbone présent dans l'air en dioxyde de carbone (CO2). Un tel filtre 8 est particulièrement avantageux puisqu'il permet de traiter le monoxyde carbone de manière continue et donc de réduire significativement la quantité de monoxyde de carbone dans l'air qui sera pulsé dans l'habitacle 5 du véhicule, voire de supprimer totalement ce polluant gazeux.
Pour permettre cette oxydation, le filtre 8 peut par exemple contenir des oxydes associés à des particules d'Or, ces particules d'Or jouant un rôle de catalyseurs de l'oxydation à température ambiante. Selon un mode de réalisation préféré, les oxydes sont imprégnés de fines particules d'Or ayant des dimensions de l'ordre de quelques nanomètres. L'utilisation de nanocatalyseurs d'Or permet notamment une oxydation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone à température ambiante.
Le filtre 8 utilisé a donc non seulement un rôle de filtration par adsorption, mais également un rôle d'oxydation du monoxyde carbone en dioxyde de carbone.
Pour que le système de traitement d'air 7 proposé puisse réellement fonctionner en continu, il est nécessaire de régénérer les catalyseurs utilisés pour l'oxydation du monoxyde de carbone. En particulier, les catalyseurs en Or s'empoisonnent rapidement avec des gaz tels que le toluène que l'on peut trouver en entrée d'air de l'habitacle. Dans ce cas, les catalyseurs n'assurent plus leur fonction d'oxydation et le traitement du monoxyde de carbone n'est donc plus réalisé.
On propose donc d'ajouter au filtre 8 un dispositif de régénération 9 des catalyseurs. On utilisera par exemple un dispositif de régénération par plasma 20 pour régénérer les catalyseurs en Or.
Le système de régénération 9 par plasma, ou réacteur plasma, peut être placé en parallèle du filtre 8, de préférence adjacent au filtre 8, mais il peut également être intégré totalement au filtre 8 de sorte que le filtre et le réacteur 25 plasma ne forment qu'un seul et même ensemble.
Le réacteur plasma 9 comprend une pluralité d'électrodes 10 mises sous tension qui coopèrent avec des fils conducteurs reliés à la masse, formant des électrodes de masse, de manière à créer le plasma par l'interaction du gaz 30 environnant le réacteur plasma 9.
Comme on peut le voir sur la figure 4, les électrodes 10 sont de préférence cylindriques, formées d'un fil conducteur 101, et d'un diélectrique 102 entourant ce fil conducteur 101, le diélectrique 102 ayant une forte permittivité électrique. Le 35 diélectrique permet en particulier d'éviter qu'un arc se crée entre deux électrodes 10 sous tension, ce qui les endommagerait.
Les électrodes 10 sous haute tension sont de préférence disposées de façon à constituer une rangée comme on peut le voir par exemple sur les figures 5 et 6 représentant deux configurations différentes du réacteur à plasma 9.
La partie du réacteur plasma 9 reliée à la masse peut se présenter sous deux formes différentes.
Selon un premier mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 5, les électrodes de masse du réacteur plasma 9 se présentent sous la forme d'une grille métallique 11 (illustrée à la figure 3), cette grille métallique étant reliée à la masse. La grille 11 est de préférence constituée de fils conducteurs entrelacés.
Selon un deuxième mode de réalisation du réacteur de plasma 9, tel qu'illustré à la figure 6, la grille 11 est remplacée par une autre rangée d'électrodes 12 reliées à la masse, cette deuxième rangée d'électrodes 12 étant de préférence décalée par rapport à la première rangée d'électrodes 10. Ainsi, chaque électrode 12 reliée à la masse est suivie d'une électrode 10 sous haute tension.
Les électrodes 10 sous tension et les électrodes de masse (grille métallique 11 ou rangée d'électrodes 12 reliées à la masse) sont de préférence agencées de manière relativement proche, de sorte qu'il existe un espace les séparant de quelques millimètres seulement. En effet, plus l'espace entre ces électrodes, dit espace gazeux, est faible et moins le réacteur plasma 9 nécessitera d'énergie pour fonctionner.
De manière préférée, le réacteur plasma 9 est constitué de plusieurs rangées d'électrodes de manière à former plusieurs étages et ainsi avoir une efficacité maximale, avec une perte de charge minimale. Dans le cas où le réacteur plasma 9 est intégré au filtre 8, cet ensemble est de préférence constitué d'une alternance entre les électrodes et le filtre adsorbant et oxydant, de manière à optimiser le volume correspondant à cet ensemble.
35 Afin de préserver le réacteur plasma 9, on peut en outre ajouter dans le système de filtration 7 un filtre classique (non représenté), comprenant du charbon actif par exemple, placé en amont du réacteur plasma 9.30 Les électrodes 10 sous tension sont reliées à un système d'alimentation de haute tension. On utilisera par exemple une alimentation de haute tension, pulsée, mono ou bipolaire, de 4 à 20 kV, avec une fréquence pouvant aller d'une dizaine de Hertz au kilohertz, cette alimentation de haute tension étant reliée à la batterie du véhicule par exemple.
La régénération par les espèces oxydantes présentes (03, OH, H2O2, etc.) produit par le réacteur plasma 9 peut se faire à l'arrêt du véhicule, en mode statique avec fermeture des volets aérateurs de l'habitacle qui relient l'extérieur à l'habitacle, de manière à ne pas polluer l'habitacle 5 du véhicule. Cette régénération par les espèces oxydantes (principalement par l'ozone) produit avec le plasma peut également se faire en inversion du flux, ce qui permet d'éviter que des sous-produits de la régénération arrivent à l'intérieur de l'habitacle 5.
Après fonctionnement du plasma, les volets des aérateurs de l'habitacle sont ouverts de nouveau. Le filtre 8 peut comprendre du charbon actif ce qui permet d'éliminer l'ozone résiduel. Le filtre 8 peut également être composé d'oxyde ou tout autre matériau dont la propriété est l'élimination d' De la même façon, les catalyseurs en Or peuvent être associés à d'autres catalyseurs ayant des propriétés différentes ou complémentaires, par exemple avec des catalyseurs en argent pour leurs propriétés bactéricides.
25 La solution de traitement d'air présentée permet donc de réduire significativement la quantité de monoxyde de carbone présent dans l'air pulsé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule, voire de supprimer totalement ce polluant de l'air pulsé. Le monoxyde de carbone est transformé en dioxyde de carbone qu'il est également préférable d'évacuer de l'habitacle 5 du véhicule. 30 Le dioxyde de carbone étant moins nocif que le monoxyde de carbone pour un être humain, il peut être présent en une quantité un peu plus importante dans l'habitacle du véhicule. Ainsi, la régénération naturelle des gaz contenus dans l'habitacle peut être suffisante pour évacuer ce dioxyde de carbone. Toutefois, on peut en outre prévoir un système ad hoc permettant d'évacuer le dioxyde de carbone. L'utilisation d'un système d'inversion des flux lors de la 35 régénération des catalyseurs par le réacteur plasma 9 permet par exemple d'évacuer ce monoxyde de carbone vers l'extérieur du véhicule.
Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décrits ici. Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l'intérieur de la portée du système et du procédé de traitement selon l'invention.
Claims (13)
1. Système de traitement (7) d'air destiné à être pulsé dans un habitacle (5) de véhicule, comprenant un moyen de filtration (8) d'air par adsorption, caractérisé en ce que le moyen de filtration (8) comprend en outre des composants pour oxyder du monoxyde de carbone présent dans l'air en dioxyde de carbone.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants pour oxyder le monoxyde de carbone comprennent des oxydes et des particules d'Or servant de catalyseurs.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre 10 un moyen de régénération (9) des catalyseurs en Or par plasma.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de régénération (9) comprend une pluralité d'électrodes sous- tension (10) agencées selon une rangée, et une grille (11) formée de fils conducteurs entrelacés, ladite grille étant reliée à la masse. 15
5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de régénération comprend une pluralité d'électrodes (10;12) agencées selon une première et une deuxième rangées, les électrodes (10) de la première rangée étant sous-tension et les électrodes (12) de la deuxième rangée étant reliées à la masse. 20
6. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le moyen de régénération (9) est intégré au moyen de filtration (8).
7. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le moyen de régénération (9) est adjacent du moyen de filtration (8).
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce 25 que le moyen de filtration (8) comprend de l'alumine.
9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de filtration (8) comprend du charbon actif.
10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen d'inversion de flux gazeux pour évacuer des 30 flux gazeux en dehors de l'habitacle (5).
11. Procédé de traitement d'air destiné à être pulsé dans un habitacle (5) de véhicule comprenant une étape de filtration de l'air par adsorption, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'oxydation de monoxyde de carbone présent dans l'air en dioxyde de carbone. 35
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de régénération de catalyseurs utilisés pour l'oxydation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'évacuation du dioxyde de carbone en dehors de l'habitacle.
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