WO2022200694A1 - Decarbonised dihydrogen production unit - Google Patents

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WO2022200694A1
WO2022200694A1 PCT/FR2021/052454 FR2021052454W WO2022200694A1 WO 2022200694 A1 WO2022200694 A1 WO 2022200694A1 FR 2021052454 W FR2021052454 W FR 2021052454W WO 2022200694 A1 WO2022200694 A1 WO 2022200694A1
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WO
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microwave
nozzle
production unit
hydrocarbon
reactor
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PCT/FR2021/052454
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Inventor
Gerard GATT
Yves GEORGE
Marilena Radoiu
Giovanni TRIMBOLI
Original Assignee
Sakowin
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Publication date
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    • C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • Y02P20/10—Process efficiency
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Definitions

  • the present invention relates to the field of dihydrogen production.
  • the present invention relates more parricularmenr a dihydrogen production unit, in particular in a carbon-free manner, that is to say using means and processes suppressing at least almost all the generation of carbon dioxide.
  • Dihydrogen has several advantageous properties. It is neither polluting nor toxic. The production methods are varied. Finally, the combustion of dihydrogen does not produce carbon dioxide.
  • Another promising process employs a microwave plasma reactor to decompose a hydrocarbon into dihydrogen and carbon by plasmalysis.
  • This reactor uses a resonant microwave cavity to concentrate the microwaves in order to generate the plasma.
  • the dimensions of the resonant microwave cavity are a function of a sub-multiple of the wavelength of the microwaves used.
  • the dimensions of the cavity are thus of the order of about ten centimeters for microwaves having a wavelength of about 2.45 GHz. Consequently, the production of dihydrogen is limited by the nominal power of the microwave generator and by the volume of the resonant microwave cavity.
  • the object of the present invention is to overcome at least one of the aforementioned drawbacks and also to lead to other advantages by proposing a new type of dihydrogen production unit.
  • the present invention proposes a unit for producing dihydrogen, in particular decarbonated, comprising at least one device for supplying hydrocarbon, in particular gaseous, and at least one reactor for plasmalysis of the hydrocarbon by microwave plasmas.
  • the reactor comprises a plurality of microwave radiation generators and a plurality of microwave antennas connected to the plurality of generators by a plurality of microwave transmission guides so as to generate a plurality of plasmas united within a nozzle reactor common.
  • the invention consists in using a reactor for the plasmalysis of a hydrocarbon by microwave plasmas.
  • the reactor comprises microwave antennas to create a plurality of plasmas in the same nozzle of the reactor from microwaves emitted by microwave radiation generators.
  • the use of microwave antennas therefore makes it possible to dispense with the resonant microwave cavity.
  • the dimensioning of the reactor thus no longer depends on the resonant microwave cavity used.
  • it is possible to create several plasmas by using several microwave radiation generators coupled to the microwave antennas via the microwave transmission guides.
  • the microwave transmission guides are configured to guide microwaves from the microwave radiation generator to at least one microwave antenna.
  • the area where the plasmas are created can therefore be enlarged compared to the plasmalysis reactor using a resonant microwave cavity. It is therefore possible to increase the production of dihydrogen per reactor by multiplying the number of microwave antennas per reactor while having a contained ground outlet.
  • reactor topologies can be created by spatially positioning the microwave antennas between them and in relation to the nozzle to obtain different hydrocarbon plasmalysis dynamics.
  • the plurality of plasmas are generated at a pressure greater than or equal to atmospheric pressure.
  • the plurality of plasmas can be generated at a pressure less than or equal to a distribution pressure of a hydrocarbon stream coming from the supply device.
  • each generator of the plurality of microwave radiation generators is connected to at least one microwave antenna of the plurality of microwave antennas by a microwave transmission guide of the plurality of guides microwave transmission, each microwave antenna being configured to emit at least a portion of the microwaves from the generator to which the microwave antenna is connected.
  • a microwave antenna it is possible for a microwave antenna to emit microwaves conveyed by a microwave transmission guide from a single generator. It is also possible for a microwave transmission guide to supply several microwave antennas with microwaves generated by a single generator. It is therefore understood that the number of microwave antennas, the number of microwave transmission guides and the number of microwave radiation generators may be identical or different.
  • the plurality of microwave antennas is arranged in a volume of an upper part of the nozzle, each microwave antenna extending at least partly in the nozzle, preferably entirely in the nozzle.
  • the nozzle has a vertical axis and each microwave antenna has an axis of elongation, the axis of elongation of at least one of the microwave antennas being secant, preferably perpendicular, to the vertical axis of the nozzle. It is understood that the axis of elongation of each microwave antenna is not coincident with the vertical axis of the nozzle.
  • the vertical axis of the nozzle is an axis along which the nozzle has a principal dimension.
  • the elongation axis of each microwave antenna is an axis along which each microwave antenna has a principal dimension.
  • the nozzle has a vertical axis and each microwave antenna has an axis of elongation, the axis of elongation of at least one of the microwave antennas being substantially parallel to the vertical axis of the nozzle. It should be understood here, as well as in all that follows, by “substantially”, that the manufacturing tolerances, as well as any assembly tolerances, must be taken into account.
  • At least two microwave antennas are arranged circumferentially to the volume of the upper part of the nozzle.
  • the microwave antennas are arranged uniformly in the volume of the upper part of the nozzle.
  • the microwave transmission guide of the plurality of microwave transmission guides is configured to guide microwaves from the generator of the plurality of microwave radiation generators to at least two microwave antennas -waves of the plurality of microwave antennas.
  • the reactor comprises a cooling module configured to cool at least one microwave antenna, preferably the plurality of microwave antennas.
  • the microwave radiation generator is configured to supply microwaves having a power of between 1kW and 500kW and a frequency of between 400MHz and 6GHz, preferably equal to 433MHz, 896 MHz, 915MHz, 922MHz, 2.45GHz or 5.8GHz.
  • the microwave radiation generator is a magnerron microwave radiation generator or a solid state microwave radiation generator, also called a solid state microwave radiation generator.
  • At least one microwave transmission guide is chosen from a waveguide of rectangular section, a waveguide of circular section or a coaxial cable .
  • At least one microwave transmission guide, advantageously all the microwave transmission guides may be rigid or flexible or a combination of these properties.
  • the reactor comprises a cooling device configured to cool at least one microwave radiation generator with water and/or with air.
  • the reactor comprises at least one microwave isolator arranged between a microwave radiation generator and a microwave transmission guide. According to one embodiment, the reactor comprises at least one plasma ignition device.
  • the reactor comprises an injection device comprising at least one nozzle configured to channel a flow of hydrocarbon coming from the supply device, the nozzle being arranged in a volume in the upper part of the nozzle so as to form a vortex of the hydrocarbon flow in the upper part of the nozzle.
  • the gas injection device comprises a plurality of nozzles, each nozzle being placed close to a microwave antenna.
  • the reactor comprises an injection device comprising at least one nozzle configured to channel a flow of hydrocarbon coming from the supply device, the nozzle being arranged on the wall which closes the upper part of the nozzle.
  • the upper part of the nozzle has a larger section than a section of a lower part of the nozzle, the sections being seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis of the nozzle.
  • the nozzle has a funnel shape seen in projection on a plane comprising the vertical axis of the nozzle.
  • the nozzle is composed of at least one ceramic material and/or of at least one metallic material.
  • the production unit comprises at least one storage device for the dihydrogen produced by the plasmalysis of the hydrocarbon.
  • the production unit comprises a controllable valve configured to regulate the arrival or not of hydrocarbon in the injection device of the reactor.
  • controllable valve is arranged between the hydrocarbon feed device and the reactor injection device.
  • the production unit comprises a control module configured to control, depending on the filling level of the storage device, the ignition device, the microwave generator and the controllable valve.
  • the production of hydrogen is stopped when the filling level of the storage device exceeds a first threshold level.
  • the production of dihydrogen can then resume when the filling level of the reservoir of the storage device is below a second threshold level.
  • the production unit comprises a device for recovering solid carbon generated by the plasmalysis of the hydrocarbon.
  • the reactor is configured so that the hydrocarbon is a plasma gas and is also a plasmalysis reagent to form dihydrogen and solid carbon.
  • the hydrocarbon is chosen from methane, propane, 2-methyl propane, n-butane, natural gas and at least one of their mixtures.
  • the invention also relates to a method of operating a production unit having at least one of the characteristics described above, during which the plasmas are created by microwaves emitted by the plurality of microwave antennas and an injection hydrocarbon in the reactor nozzle.
  • the plasmalysis of the hydrocarbon is carried out at a pressure greater than or equal to atmospheric pressure.
  • the pressure is substantially equal to atmospheric pressure.
  • the plasmalysis of the hydrocarbon is carried out at a pressure lower than or equal to a pressure of distribution of the flow of hydrocarbon by the supply device.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a carbon-free dihydrogen production unit comprising a plasmalysis reactor according to a first embodiment in which a plurality of plasmas are generated by microwaves emitted by microwave antennas;
  • Figure 2 is a detail view of the reactor of Figure 1 seen in projection on a plane comprising a vertical axis of the reactor;
  • FIG. 3 is a detail view of the reactor of Figure 2 along a sectional plane shown in Figure 2 which is perpendicular to the vertical axis of the reactor;
  • FIG. 4 is a schematic view of a second embodiment of the reactor which differs from figures 1 to 3 in that the microwave antennas are positioned differently.
  • the invention relates in particular to a particular dihydrogen production unit in that it comprises a reactor for the plasmalysis of a hydrocarbon by microwave plasmas which is specific in that it comprises a plurality of microwave antennas connected to a plurality of microwave radiation generators via microwave transmission guides to generate a plurality of plasmas within a common nozzle of the reactor.
  • Plasmalysis is a process for decomposing the hydrocarbon into solid carbon C (s) and gaseous dihydrogen H2 (g) using at least one plasma generated by microwave radiation.
  • the hydrocarbon can be methane CLL, propane C3H8, butane C4H10 and its isomers, and/or natural gas or biomethane. Natural gas can mainly comprise methane CH4, and to a lesser extent propane C3H8 and/or butane C4H10 and its isomers .
  • the hydrocarbon is in gaseous and/or liquid form.
  • gaseous dihydrogen and solid carbon are products resulting from plasmalysis.
  • a dihydrogen production unit 100 in particular decarbonated, has been schematically illustrated.
  • the dihydrogen production unit 100 comprises at least one hydrocarbon supply device 1 and at least one reactor 5 for plasmalysis of the hydrocarbon by microwave plasmas according to a first embodiment.
  • the hydrocarbon supply device 1 dispenses the hydrocarbon necessary for the plasmalysis reaction taking place in the plasmalysis reactor 5.
  • the supply device 1 provides a hydrocarbon flow to the plasmalysis reactor at a given distribution pressure.
  • the supply device 1 comprises at least one storage device 2 which fear wanders supplied for example by tank trucks and / or wanders replaced when it is empty.
  • the hydrocarbon supply device is an end part of a hydrocarbon distribution network, providing distribution in delivered flow, without a storage device.
  • the distribution network enables hydrocarbons to be transported from gas terminals.
  • the network distribution is thus for example a gas distribution network for industrial, collective or domestic uses.
  • the reactor 5 comprises a nozzle 17, a plurality of microwave radiation generators 7, a plurality of microwave antennas 9 connected to the plurality of generators 7 by a plurality of microwave transmission guides 11 so as to generate a plurality of plasmas 16 within the nozzle 17.
  • all the plasmas 16 generated are contained in the nozzle 17 as can be seen more particularly in FIGS. 2 and 3.
  • the nozzle 17 is composed of at least one ceramic material and/or at least one metallic material to withstand the temperatures generated by the plasmas 16.
  • the nozzle 17 extends along a vertical axis E.
  • the vertical axis E of the nozzle is an axis along which the nozzle has a main dimension which is more larger than the other dimensions of the nozzle 17.
  • the nozzle 17 has an upper part 171 and a lower part 173 opposite the upper part along the vertical axis E.
  • the upper part 171 has a section larger than a section of the lower part 173.
  • the sections are seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17.
  • the nozzle 17 of the reactor 5 therefore has a funnel shape.
  • the nozzle 17 has a length, measured along the vertical axis E, designed with the shape of a funnel for the optimization of the reaction of plasmalysis of the hydrocarbon, in particular of methane, and to promote the reaction from plasmalysis to the formation of solid carbon and dihydrogen.
  • the reactor 5 comprises a wall 172 closing the upper part 171 of the nozzle 17.
  • the microwave antennas 9 are arranged on the wall 172 so as to protrude from an internal face of the wall 172 into the nozzle 17. Otherwise said, the plurality of microwave antennas 9 is arranged in a volume of the upper part 171 of the nozzle 17.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the reactor 5 according to a section plane AA which is perpendicular to the vertical axis E of the reactor 5 for plasmalysis.
  • at least two microwave antennas 9 are arranged circumferentially to the volume of the upper part 171 of the nozzle 17 that is to say close to an internal face of a wall of the nozzle 17 delimiting the volume of the upper part 171 of the nozzle 17. More particularly, a majority of the microwave antennas 9 are arranged circumferentially to the volume of the upper part 171 of the nozzle 17.
  • the microwave antennas 9 arranged circumferentially are here distributed uniformly.
  • FIG. 3 shows that the microwave antennas 9 are spatially grouped to form a zone in the upper part 171 of the nozzle 17 where the electromagnetic field of the microwaves is sufficiently intense to ensure the creation of the plasmas 16.
  • the separation distance between two adjacent microwave antennas 9 is determined according to the frequency of the microwaves emitted by the microwave antennas 9 in the nozzle 17 so as to minimize electromagnetic interference between the two microwave antennas.
  • the separation distance is measured in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17.
  • the microwave antennas 9 each have an axis of elongation L.
  • the axis of elongation L of each microwave antenna is an axis along which each microwave antenna has a main dimension which is larger than the other dimensions of the microwave antenna.
  • the axis of elongation L of at least one of the microwave antennas 9 is substantially parallel to the vertical axis E of the nozzle 17. As illustrated in FIG. 2, all the axes of elongation L of the microwave antennas 9 are substantially parallel to the vertical axis E of the nozzle 17. Consequently, the axes of elongation L of the microwave antennas 9 are also substantially parallel to each other.
  • the microwave antennas 9 used are designed according to the microwave frequency to be emitted in the nozzle 17.
  • the reactor comprises a cooling module configured to cool at least one microwave antenna, preferably the plurality of microwave antennas.
  • the cooling module employs air and/or water to cool the at least one microwave antenna or the plurality of microwave antennas.
  • the reactor 5 comprises a plurality of microwave radiation generators 7 which are configured to produce microwaves in order to create the plasmas 16.
  • the microwaves generated by each generator 7 can have a power comprised between 1kW and 500kW and a frequency comprised between 400MHz and 6GHz, preferably equal to 433MHz, 896MHz, 915MHz, 922MHz, 2.45GHz or 5.8GHz.
  • the cooling device runs on water and/or air.
  • the microwave radiation generators 7 are preferably magnerron or semiconductor.
  • each microwave antenna -ondes 9 emits the microwaves produced by a single generator 7, the microwaves being conveyed from the generator 7 to the microwave antenna 9 by a single microwave transmission guide 11.
  • microwave antennas emit microwaves produced by a single microwave radiation generator.
  • a microwave generator is connected to several microwave antennas, for example two or four microwave antennas, by a single microwave transmission guide.
  • This fear microwave transmission guide is split into 2 branches or 4 branches thanks to a power divider.
  • At least one microwave transmission guide advantageously all the microwave transmission guides, is chosen from a waveguide of rectangular section, a waveguide of circular section or a coaxial cable, for example rigid or flexible or a combination of these properties.
  • the reactor optionally comprises a microwave radiation isolator which is arranged between a microwave radiation generator and a microwave transmission guide configured to conduct the microwaves produced by the generator to at least one microwave antenna.
  • the reactor 5 comprises a device 3 for injecting hydrocarbon into the nozzle 17 making it possible to ensure optimum production of dihydrogen.
  • the injection device 3 comprises at least one nozzle 43 which is configured to channel a flow of hydrocarbon coming from the supply device 1.
  • the nozzle 43 is arranged to project the hydrocarbon flow into a volume in the upper part of the nozzle 171 of the nozzle 17 so as to form a vortex of the hydrocarbon flow in the upper part 171 of the nozzle 17.
  • the nozzle 43 is moreover arranged at the same height as a part of a microwave antenna 9 of the plurality of microwave antennas 9.
  • the heights are measured along the vertical axis E of the nozzle 17 views in projection on a plane including the vertical axis E.
  • the injection device 3 comprises several nozzles 43 each coupled to an inlet 4 of the nozzle 17.
  • the flow of hydrocarbon channeled by the nozzle 43 is thus almost tangential to the face inside the wall of the reactor on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17.
  • This configuration then makes it possible to create a vortex of the hydrocarbon flow in the upper part 171 of the nozzle 17 which flows at least in part around the plurality of microwave antennas 9.
  • a part of the hydrocarbon flow in the vortex coupled with the microwave radiation emitted by the microwave antennas 9 contributes to produce the plasmas 16 around the microwave antennas 9.
  • the vortex contributes to the stability of the plasmas 16.
  • the part of the hydrocarbon flow of the vortex producing the plasmas 16 will also undergo plasmalysis. It is understood in this context that the hydrocarbon is used to form plasmas 16 and undergo plasmalysis. In other words, the hydrocarbon serves both as a plasmagenic substance and as a plasmalysis reagent.
  • the reactor 5 comprises an ignition device 15 of the plasmas 16.
  • the microwaves generated by the microwave radiation generators 7 are emitted by the microwave antennas 9 in the nozzle 17, more precisely in the upper part 171 of the nozzle 17, where the hydrocarbon is injected to form a vortex hydrocarbon around the set of microwave antennas 9.
  • the ignition of the plasmas 16 is carried out by the ignition device 15.
  • the pressure prevailing in the nozzle 17 is greater than or equal to atmospheric pressure.
  • the pressure prevailing within at least part of the production unit 100 is greater than or equal to atmospheric pressure.
  • the pressure prevailing within at least a part of the production unit 100 is less than or equal to the pressure of distribution of the hydrocarbon flow by the supply device 1.
  • the pressure prevailing within at least part of the production unit 100 is thus comprised between the pressure atmosphere and the distribution pressure of the hydrocarbon flow by the supply device 1.
  • the dihydrogen production unit 100 also optionally comprises a controllable valve 35 arranged between the hydrocarbon supply device 1 and the hydrocarbon injection device 3 in the nozzle in order to regulate the flow of hydrocarbon between the supply device 1 and the injection device 3.
  • the controllable valve 35 is arranged on a connecting pipe between the supply device 1 and the injection device 3 .
  • the controllable valve 35 is configured to receive a control instruction from a control module 37, described below, to control the arrival or not of hydrocarbon in the plasmalysis reactor 5, and if necessary allow depending on this instruction commands a more or less significant arrival of hydrocarbon.
  • the plasmalysis reactor 5 comprises a pipe 18 which extends from a vicinity of the upper part 171 of the nozzle 17 in a direction opposite the upper part 171 along the vertical axis E of the nozzle .
  • the pipe 18 completely surrounds a part of the nozzle 17 which includes at least the lower part 173 of the nozzle 17.
  • a first part 19 of the pipe 18 has the shape of a cylinder concentric with the lower part 173 of the nozzle 17.
  • the pipe 18 comprises a second part 21 which extends the first part 19 of the pipe along an axis parallel to the vertical axis E of the nozzle.
  • the second part 21 of the pipe 18 delimits a cooling chamber 22.
  • the cooling chamber 22 makes it possible to cool the reaction products.
  • the solidification of the carbon is thus improved.
  • the reaction products resulting from plasmalysis are hydrogen gas and solid carbon.
  • the second part 21 of the pipe 18 comprises on its internal face a plurality of fins 23 which extend radially from the internal face of the second part 21 of the pipe 18 in direction of the nozzle 17 and thermally coupled with the internal face of the second part of the pipe 18.
  • the heat exchanges with the reaction products coming into contact with the fins 23 are improved, facilitating the solidification of the carbon produced by the plasmalysis.
  • a fluid circulation device 24 is arranged against an outer wall of the second part 21 of the pipe 18 so as to at least partially cool the second part 21 of the pipe 18.
  • the cooling of the reaction products in the cooling chamber 22 is ensured by convective and conductive exchanges with at least part of the internal face of the second part 21 of the pipe 18 which is cooled by the fluid circulation device 24.
  • the separation of dihydrogen from solid carbon is improved by this cooling.
  • the pipe 18 further comprises the fins 23 which are then also cooled by thermal conduction, the separation is even more effective. This is in particular very useful when flowing the flow of reaction products to a separation and filtration device 25 fitted to the production unit 100.
  • the production unit 100 can also be equipped with a separation and filtration device 25 which comprises at least one vortex separator element.
  • the separator element is configured to draw the cooled reaction product stream from the cooling chamber 22.
  • the cooled solid carbon deposits on an inner surface of a wall of the separator element.
  • the solid carbon thus recovered is stored in a recovery device 4L
  • the carbon stored in the recovery device 41 can be taken over by the same vehicle which comes to change or refuel the storage tanks 2 of the feeder 1.
  • the solid carbon can then be recycled for various industrial uses.
  • the stream of reaction products devoid of solid particles is filtered by a filtration system of the separation and filtration device 25.
  • the dihydrogen obtained after filtration then has a level of purity allowing it to be used by example in a fuel cell, in an internal combustion engine, in a heating installation or in a gas turbine.
  • the production unit 100 includes a compression device 31 to transfer the purified dihydrogen into a storage device 33 such as a tank or a cylinder.
  • the dihydrogen production unit 100 optionally comprises a control module 37 configured to control the production of dihydrogen according to the filling level of the storage device 33. Production control of dihydrogen is carried out by controlling the ignition device 15, the generators 7 of microwave radiation, and the controllable valve
  • control module 37 sends a control instruction to the ignition device 15, to the generators 7 of microwave radiation and the controllable valve 35 to stop or slow down the production of dihydrogen.
  • the production of dihydrogen can then resume or be increased when the filling level of the storage device 33 is below a second threshold level.
  • the first threshold level is greater than the second threshold level.
  • the resumption or increase in the production of dihydrogen is carried out by sending a control instruction by the control module 37 to the ignition device 15, to the generators 7 of microwave radiation and the inlet valve 35.
  • FIG. 4 A second embodiment of the plasmalysis reactor of the production unit is illustrated in FIG. 4 and differs from what has just been described in that the topology of the plurality of microwave antennas 9 is different.
  • the plurality of microwave antennas 9 is arranged circumferentially to the volume of the upper part 171 of the nozzle 17.
  • the microwave antennas 9 are arranged on a wall delimiting the nozzle 17.
  • At least one portion antennae microwave 9 protrudes from an internal face of the wall delimiting the nozzle 17 towards the inside of the nozzle 17.
  • the plurality of microwave antennas 9 is arranged in a volume of an upper part 171 of the nozzle 17.
  • the microwave antennas 9 can be distributed uniformly in the volume of the upper part 171 of the nozzle 17 seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17, as can be seen in FIG. 4.
  • the microwave antennas 9 are arranged such that two axes of adjacent microwave antennas 9 define an angular sector seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17.
  • the angular sectors thus defined each have an identical vertex angle between them. In FIG. 4, the apex angles of the angular sectors are equal to 120°.
  • the microwave antennas 9 can be arranged at different heights. In other words, the microwave antennas 9 are each located in separate planes which are all perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17. Alternatively, the microwave antennas 9 are arranged at identical heights. The microwave antennas 9 are thus in the same plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17. The heights are measured along the vertical axis E of the nozzle 17 from the same point of origin.
  • the arrangement of the microwave antennas 9 around the upper part 171 of the nozzle 17, the height of the microwave antennas 9 and the length of the microwave antennas 9 are determined so as to minimize electromagnetic interference between the micro antennas -waves 9.
  • the feed device comprises a plurality of nozzles arranged on a plane located vertically above the plane in which the antennas are arranged.
  • the axis of elongation L of at least one of the microwave antennas 9 intersects the vertical axis E of the nozzle 17. As shown in FIG. 4, the axes of elongation L of all the microwave antennas 9 are perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17 seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17.
  • the characteristics relating to the positioning of the microwave antennas with respect to the vertical axis of the nozzle which have just been stated can also be applied to the microwave radiation generators. waves and/or microwave transmission guides.
  • the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.

Abstract

The present invention relates to a dihydrogen production unit (100), comprising at least one hydrocarbon feeding device (9) and at least one reactor (5) for plasmalysis of the hydrocarbon by microwave plasmas. The reactor (5) comprises a plurality of generators (7) of microwave radiation, and a plurality of microwave antennas (9) connected to the plurality of generators (7) by a plurality of microwave transmission guides (11) so as to generate a plurality of plasmas (16) combined inside a common nozzle (17) of the reactor (5).

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Titre de l'invention : Unité de production décarbonée de dihydrogène Title of the invention: Carbon-free dihydrogen production unit
La présente invention se rapporte au domaine de la production de dihydrogène. La présente invention concerne plus parriculièremenr une unité de production de dihydrogène, notamment de manière décarbonée, c’est- à-dire en utilisant des moyens et des processus supprimant au moins en quasi-totalité la génération de dioxyde de carbone. The present invention relates to the field of dihydrogen production. The present invention relates more parricularmenr a dihydrogen production unit, in particular in a carbon-free manner, that is to say using means and processes suppressing at least almost all the generation of carbon dioxide.
Le dihydrogène présente plusieurs propriétés avantageuses. Il n’est ni polluant, ni toxique. Les modes de production sont variés. Enfin, la combustion du dihydrogène ne produit pas de dioxyde de carbone. Dihydrogen has several advantageous properties. It is neither polluting nor toxic. The production methods are varied. Finally, the combustion of dihydrogen does not produce carbon dioxide.
Ces propriétés laissent envisager de multiples applications pour le dihydrogène. Il pourrait permettre une plus grande flexibilité et une meilleure optimisation des réseaux énergétiques dans le cadre d'un mix électrique futur associant fortement les sources d’énergie renouvelable. These properties suggest multiple applications for dihydrogen. It could allow greater flexibility and better optimization of energy networks as part of a future electricity mix strongly combining renewable energy sources.
En outre, de nouvelles perspectives pour G autoconsommation à l'échelle d'un bâtiment, d'un îlot ou d'un village sont entrevues grâce au stockage permis par les technologies hydrogène. Enfin, des solutions nouvelles pour l'électromobilité émergent grâce à l'hydrogène embarqué. Le dihydrogène est donc logiquement considéré comme un vecteur d’énergie idéal pour la transition énergétique et écologique. In addition, new prospects for G self-consumption on the scale of a building, an island or a village are foreseen thanks to the storage made possible by hydrogen technologies. Finally, new solutions for electromobility are emerging thanks to on-board hydrogen. Dihydrogen is therefore logically considered an ideal energy vector for the energy and ecological transition.
Les modes de production du dihydrogène pour ces applications sont multiples. Le vaporeformage d'hydrocarbures est le mode le plus utilisé de production d’hydrogène mais produit du dioxyde de carbone. Lorsque cette solution est couplée avec un mécanisme de capture de dioxyde de carbone, seulement 70% à 90% du dioxyde de carbone ainsi libéré est séquestré pour éviter son relargage dans l’atmosphère. The modes of production of dihydrogen for these applications are multiple. Hydrocarbon steam reforming is the most widely used mode of hydrogen production but produces carbon dioxide. When this solution is coupled with a carbon dioxide capture mechanism, only 70% to 90% of the carbon dioxide thus released is sequestered to prevent its release into the atmosphere.
L’électrolyse de l'eau, principale méthode de production décarbonée de dihydrogène, présente l’inconvénienr de consommer une quantité d’électricité très importante. Un enjeu majeur est donc d'améliorer le rendement énergétique de ces procédés de production. The electrolysis of water, the main method of carbon-free production of dihydrogen, has the disadvantage of consuming a very large quantity of electricity. A The major challenge is therefore to improve the energy efficiency of these production processes.
Un autre procédé prometteur emploie un réacteur à plasma micro-ondes pour décomposer par plasmalyse un hydrocarbure en dihydrogène et en carbone. Ce réacteur utilise une cavité micro-ondes résonnante permettant de concentrer les micro-ondes afin de générer le plasma. Another promising process employs a microwave plasma reactor to decompose a hydrocarbon into dihydrogen and carbon by plasmalysis. This reactor uses a resonant microwave cavity to concentrate the microwaves in order to generate the plasma.
Les dimensions de la cavité micro-ondes résonante sont fonction d’un sous-multiple de la longueur d’onde des micro-ondes utilisées. Les dimensions de la cavité sont ainsi de l’ordre d’une dizaine de centimètres pour des micro-ondes présentant une longueur d’onde d’environ 2,45 GHz. Par conséquent, la production de dihydrogène est limitée par la puissance nominale du générateur micro-ondes et par le volume de la cavité micro-ondes résonante. The dimensions of the resonant microwave cavity are a function of a sub-multiple of the wavelength of the microwaves used. The dimensions of the cavity are thus of the order of about ten centimeters for microwaves having a wavelength of about 2.45 GHz. Consequently, the production of dihydrogen is limited by the nominal power of the microwave generator and by the volume of the resonant microwave cavity.
La présente invention a pour objet de palier au moins un des inconvénients précités et de conduire en outre à d’autres avantages en proposant un nouveau type d’unité de production de dihydrogène. The object of the present invention is to overcome at least one of the aforementioned drawbacks and also to lead to other advantages by proposing a new type of dihydrogen production unit.
La présente invention propose une unité de production de dihydrogène, notamment décarbonée, comprenant au moins un dispositif d’alimentation en hydrocarbure, notamment gazeux, et au moins un réacteur de plasmalyse de l’hydrocarbure par plasmas micro-ondes. Le réacteur comporte une pluralité de générateurs de rayonnement microondes et une pluralité d’antennes micro-ondes reliée à la pluralité de générateurs par une pluralité de guides de transmission micro-ondes de sorte à générer une pluralité de plasmas réunis au sein d’une tuyère commune du réacteur. The present invention proposes a unit for producing dihydrogen, in particular decarbonated, comprising at least one device for supplying hydrocarbon, in particular gaseous, and at least one reactor for plasmalysis of the hydrocarbon by microwave plasmas. The reactor comprises a plurality of microwave radiation generators and a plurality of microwave antennas connected to the plurality of generators by a plurality of microwave transmission guides so as to generate a plurality of plasmas united within a nozzle reactor common.
L’invention consiste à utiliser un réacteur de plasmalyse d’un hydrocarbure par plasmas micro-ondes. Le réacteur comprend des antennes micro-ondes pour créer une pluralité de plasmas dans une même tuyère du réacteur à partir de micro-ondes émises par des générateurs de rayonnement micro-ondes. L’utilisation d’antennes micro-ondes permet donc de s’affranchir de la cavité micro-ondes résonante. Le dimensionnement du réacteur ne dépend ainsi plus de la cavité micro-ondes résonante utilisée. En d’autres mots, dans une même zone du réacteur, il est possible de créer plusieurs plasmas en utilisant plusieurs générateurs de rayonnement micro-ondes couplés aux antennes micro-ondes via les guides de transmission micro-ondes. Les guides de transmission micro-ondes sont configurés pour guider les micro-ondes du générateur de rayonnement micro-ondes vers au moins une antenne micro-ondes. The invention consists in using a reactor for the plasmalysis of a hydrocarbon by microwave plasmas. The reactor comprises microwave antennas to create a plurality of plasmas in the same nozzle of the reactor from microwaves emitted by microwave radiation generators. The use of microwave antennas therefore makes it possible to dispense with the resonant microwave cavity. The dimensioning of the reactor thus no longer depends on the resonant microwave cavity used. In other words, in the same zone of the reactor, it is possible to create several plasmas by using several microwave radiation generators coupled to the microwave antennas via the microwave transmission guides. The microwave transmission guides are configured to guide microwaves from the microwave radiation generator to at least one microwave antenna.
La zone où sont créés les plasmas peut donc être élargie par rapport au réacteur de plasmalyse utilisant une cavité micro-ondes résonante. Il est par conséquent possible d’augmenter la production de dihydrogène par réacteur en multipliant le nombre d’antennes micro-ondes par réacteur tout en ayant une prise au sol contenue. The area where the plasmas are created can therefore be enlarged compared to the plasmalysis reactor using a resonant microwave cavity. It is therefore possible to increase the production of dihydrogen per reactor by multiplying the number of microwave antennas per reactor while having a contained ground outlet.
Par ailleurs, différentes topologies de réacteurs peuvent être créées en positionnant spatialement les antennes micro-ondes entre elles et par rapport à la tuyère pour obtenir différentes dynamiques de plasmalyse de l’hydrocarbure. In addition, different reactor topologies can be created by spatially positioning the microwave antennas between them and in relation to the nozzle to obtain different hydrocarbon plasmalysis dynamics.
Selon un mode de réalisation, la pluralité de plasmas est générée à une pression supérieure ou égale à la pression atmosphérique. De manière avantageuse, la pluralité de plasmas peut être générée à une pression inférieure ou égale à une pression de distribution d’un flux d’hydrocarbure provenant du dispositif d’alimentation. According to one embodiment, the plurality of plasmas are generated at a pressure greater than or equal to atmospheric pressure. Advantageously, the plurality of plasmas can be generated at a pressure less than or equal to a distribution pressure of a hydrocarbon stream coming from the supply device.
Selon un mode de réalisation, chaque générateur de la pluralité de générateurs de rayonnement micro-ondes est relié à au moins une antenne micro-ondes de la pluralité d’antennes micro-ondes par un guide de transmission micro-ondes de la pluralité de guides de transmission micro-ondes, chaque antenne micro-ondes étant configurée pour émettre au moins une partie des micro-ondes issues du générateur auquel l’antenne micro-ondes est reliée. Ainsi, il est possible qu’une antenne micro-ondes émette des micro-ondes acheminées par un guide de transmission micro-ondes depuis un unique générateur. Il est aussi possible qu’un guide de transmission micro-ondes alimente plusieurs antennes micro-ondes en micro-ondes générées par un seul générateur. On comprend donc que le nombre d’antennes micro-ondes, le nombre de guides de transmission micro-ondes et le nombre de générateurs de rayonnement micro-ondes peuvent être identiques ou différents. Selon un mode de réalisation, la pluralité d’antennes micro-ondes est disposée dans un volume d’une partie haute de la tuyère, chaque antenne micro-ondes s’étendant au moins en partie dans la tuyère, préférentiellement entièrement dans la tuyère. According to one embodiment, each generator of the plurality of microwave radiation generators is connected to at least one microwave antenna of the plurality of microwave antennas by a microwave transmission guide of the plurality of guides microwave transmission, each microwave antenna being configured to emit at least a portion of the microwaves from the generator to which the microwave antenna is connected. Thus, it is possible for a microwave antenna to emit microwaves conveyed by a microwave transmission guide from a single generator. It is also possible for a microwave transmission guide to supply several microwave antennas with microwaves generated by a single generator. It is therefore understood that the number of microwave antennas, the number of microwave transmission guides and the number of microwave radiation generators may be identical or different. According to one embodiment, the plurality of microwave antennas is arranged in a volume of an upper part of the nozzle, each microwave antenna extending at least partly in the nozzle, preferably entirely in the nozzle.
Selon un mode de réalisation, la tuyère présente un axe vertical et chaque antenne micro-ondes présente un axe d’allongement, l’axe d’allongement d’au moins une des antennes micro-ondes étant sécant, préférentiellement perpendiculaire, à l’axe vertical de la tuyère. On comprend que l’axe d’allongement de chaque antenne micro-ondes est non confondu avec l’axe vertical de la tuyère. According to one embodiment, the nozzle has a vertical axis and each microwave antenna has an axis of elongation, the axis of elongation of at least one of the microwave antennas being secant, preferably perpendicular, to the vertical axis of the nozzle. It is understood that the axis of elongation of each microwave antenna is not coincident with the vertical axis of the nozzle.
L’axe vertical de la tuyère est un axe le long duquel la tuyère présente une dimension principale. L’axe d’allongement de chaque antenne micro-ondes est un axe le long duquel chaque antenne micro-ondes présente une dimension principale. The vertical axis of the nozzle is an axis along which the nozzle has a principal dimension. The elongation axis of each microwave antenna is an axis along which each microwave antenna has a principal dimension.
Selon un mode de réalisation, la tuyère présente un axe vertical et chaque antenne micro-ondes présente un axe d’allongement, l’axe d’allongement d’au moins une des antennes micro-ondes étant sensiblement parallèle à l’axe vertical de la tuyère. Il faut entendre ici, ainsi que dans tout ce qui suit, par « sensiblement », que les tolérances de fabrication, ainsi que d’éventuelles tolérances d’assemblage, doivent être prises en compte. According to one embodiment, the nozzle has a vertical axis and each microwave antenna has an axis of elongation, the axis of elongation of at least one of the microwave antennas being substantially parallel to the vertical axis of the nozzle. It should be understood here, as well as in all that follows, by "substantially", that the manufacturing tolerances, as well as any assembly tolerances, must be taken into account.
Selon un mode de réalisation, au moins deux antennes micro-ondes, préférentiellement une majorité des antennes micro-ondes, plus préférentiellement toutes les antennes micro-ondes, sont agencées circonférentiellement au volume de la partie haute de la tuyère. According to one embodiment, at least two microwave antennas, preferably a majority of the microwave antennas, more preferably all the microwave antennas, are arranged circumferentially to the volume of the upper part of the nozzle.
Selon un mode de réalisation, les antennes micro-ondes sont agencées uniformément dans le volume de la partie haute de la tuyère. According to one embodiment, the microwave antennas are arranged uniformly in the volume of the upper part of the nozzle.
De manière optionnelle, toutes les caractéristiques relatives au positionnement des antennes micro-ondes par rapport à l’axe vertical de la tuyère qui viennent d’être énoncées sont aussi applicables aux générateurs de rayonnement micro-ondes et/ ou aux guides de transmission micro-ondes. Selon un mode de réalisation, le guide de transmission micro-ondes de la pluralité de guides de transmission micro-ondes est configuré pour guider les micro-ondes depuis le générateur de la pluralité de générateurs de rayonnement micro-ondes vers au moins deux antennes micro-ondes de la pluralité d’antennes micro-ondes. Optionally, all the characteristics relating to the positioning of the microwave antennas with respect to the vertical axis of the nozzle which have just been stated are also applicable to the microwave radiation generators and/or to the microwave transmission guides. waves. According to one embodiment, the microwave transmission guide of the plurality of microwave transmission guides is configured to guide microwaves from the generator of the plurality of microwave radiation generators to at least two microwave antennas -waves of the plurality of microwave antennas.
Selon un mode de réalisation, le réacteur comprend un module de refroidissement configuré pour refroidir au moins une antenne micro-ondes, préférentiellement la pluralité d’antennes micro-ondes. According to one embodiment, the reactor comprises a cooling module configured to cool at least one microwave antenna, preferably the plurality of microwave antennas.
Selon un mode de réalisation, le générateur de rayonnement micro-ondes est configuré pour fournir des micro-ondes présentant une puissance comprise entre lkW et 500kW et une fréquence comprise entre 400MHz et 6GHz, préférentiellement égale à 433MHz, 896 MHz, 915MHz, 922MHz, 2,45GHz ou 5,8GHz. According to one embodiment, the microwave radiation generator is configured to supply microwaves having a power of between 1kW and 500kW and a frequency of between 400MHz and 6GHz, preferably equal to 433MHz, 896 MHz, 915MHz, 922MHz, 2.45GHz or 5.8GHz.
Selon un mode de réalisation, le générateur de rayonnement micro-ondes est un générateur de rayonnement micro-ondes à magnérron ou un générateur de rayonnement micro-ondes à semi-conducteurs, aussi appelé un générateur de rayonnement microondes à état solide. According to one embodiment, the microwave radiation generator is a magnerron microwave radiation generator or a solid state microwave radiation generator, also called a solid state microwave radiation generator.
Selon un mode de réalisation, au moins un guide de transmission micro-ondes, avantageusement tous les guides de transmission micro-ondes, est choisi parmi un guide d'ondes de section rectangulaire, un guide d’ondes de section circulaire ou un câble coaxial. Au moins un guide de transmission micro-ondes, avantageusement tous les guides de transmission micro-ondes, peur erre rigide ou flexible ou une combinaison de ces propriétés. According to one embodiment, at least one microwave transmission guide, advantageously all the microwave transmission guides, is chosen from a waveguide of rectangular section, a waveguide of circular section or a coaxial cable . At least one microwave transmission guide, advantageously all the microwave transmission guides, may be rigid or flexible or a combination of these properties.
Selon un mode de réalisation, le réacteur comprend un dispositif de refroidissement configuré pour refroidir au moins un générateur de rayonnement micro-ondes avec de l’eau et/ou avec de l’air. According to one embodiment, the reactor comprises a cooling device configured to cool at least one microwave radiation generator with water and/or with air.
Selon un mode de réalisation, le réacteur comprend au moins un isolateur de microondes agencé entre un générateur de rayonnement micro-ondes et un guide de transmission micro-ondes. Selon un mode de réalisation, le réacteur comprend au moins un dispositif d’allumage des plasmas. According to one embodiment, the reactor comprises at least one microwave isolator arranged between a microwave radiation generator and a microwave transmission guide. According to one embodiment, the reactor comprises at least one plasma ignition device.
Selon un mode de réalisation, le réacteur comprend un dispositif d’injection comportant au moins une buse configurée pour canaliser un flux d’hydrocarbure provenant du dispositif d’alimentation, la buse étant agencée dans un volume en partie haute de la tuyère de manière à former un vortex du flux d’hydrocarbure dans la partie haute de la tuyère. According to one embodiment, the reactor comprises an injection device comprising at least one nozzle configured to channel a flow of hydrocarbon coming from the supply device, the nozzle being arranged in a volume in the upper part of the nozzle so as to form a vortex of the hydrocarbon flow in the upper part of the nozzle.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d’injection de gaz comprend une pluralité de buses, chaque buse étant disposée à proximité d’une antenne micro-ondes. According to one embodiment, the gas injection device comprises a plurality of nozzles, each nozzle being placed close to a microwave antenna.
Selon un mode de réalisation, le réacteur comprend un dispositif d’injection comportant au moins une buse configurée pour canaliser un flux d’hydrocarbure provenant du dispositif d’alimentation, la buse étant agencée sur la paroi qui ferme la partie haute de la tuyère. According to one embodiment, the reactor comprises an injection device comprising at least one nozzle configured to channel a flow of hydrocarbon coming from the supply device, the nozzle being arranged on the wall which closes the upper part of the nozzle.
Selon un mode de réalisation, la partie haute de la tuyère présente une section plus grande qu’une section d’une partie basse de la tuyère, les sections étant vues en projection sur un plan perpendiculaire à l’axe vertical de la tuyère. Ainsi, la tuyère présente une forme d’entonnoir vu en projection sur un plan comprenant l’axe vertical de la tuyère. According to one embodiment, the upper part of the nozzle has a larger section than a section of a lower part of the nozzle, the sections being seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis of the nozzle. Thus, the nozzle has a funnel shape seen in projection on a plane comprising the vertical axis of the nozzle.
Selon un mode de réalisation, la tuyère est composée d’au moins un matériau céramique et/ou d’au moins un matériau métallique. According to one embodiment, the nozzle is composed of at least one ceramic material and/or of at least one metallic material.
Selon un mode de réalisation, l’unité de production comprend au moins un dispositif de stockage du dihydrogène produit par la plasmalyse de l’hydrocarbure. According to one embodiment, the production unit comprises at least one storage device for the dihydrogen produced by the plasmalysis of the hydrocarbon.
Selon un mode de réalisation, l’unité de production comprend une vanne pilotable configurée pour réguler l’arrivée ou non d’hydrocarbure dans le dispositif d’injection du réacteur. According to one embodiment, the production unit comprises a controllable valve configured to regulate the arrival or not of hydrocarbon in the injection device of the reactor.
Selon un mode de réalisation, la vanne pilotable est agencée entre le dispositif d’alimentation en hydrocarbure et le dispositif d’injection du réacteur. Selon un mode de réalisation, l’unité de production comprend un module de contrôle configuré pour piloter, en fonction du niveau de remplissage du dispositif de stockage, le dispositif d’allumage, le générateur de micro-onde et la vanne pilotable. Ainsi la production d’hydrogène est arrêtée lorsque le niveau de remplissage du dispositif de stockage dépasse un premier niveau seuil. La production de dihydrogène peur ensuite reprendre lorsque le niveau de remplissage du réservoir du dispositif de stockage est inférieur à un deuxième niveau seuil. According to one embodiment, the controllable valve is arranged between the hydrocarbon feed device and the reactor injection device. According to one embodiment, the production unit comprises a control module configured to control, depending on the filling level of the storage device, the ignition device, the microwave generator and the controllable valve. Thus the production of hydrogen is stopped when the filling level of the storage device exceeds a first threshold level. The production of dihydrogen can then resume when the filling level of the reservoir of the storage device is below a second threshold level.
Selon un mode de réalisation, l’unité de production comprend un dispositif de récupération de carbone solide généré par la plasmalyse de l’hydrocarbure. According to one embodiment, the production unit comprises a device for recovering solid carbon generated by the plasmalysis of the hydrocarbon.
Selon un mode de réalisation, le réacteur est configuré pour que l’hydrocarbure soir un gaz plasmagène et soir également un réactif de la plasmalyse pour former le dihydrogène et le carbone solide. According to one embodiment, the reactor is configured so that the hydrocarbon is a plasma gas and is also a plasmalysis reagent to form dihydrogen and solid carbon.
Selon un mode de réalisation, l’hydrocarbure est choisi parmi le méthane, le propane, le 2-méthyl propane, le n-butane, le gaz naturel et au moins un de leurs mélanges. According to one embodiment, the hydrocarbon is chosen from methane, propane, 2-methyl propane, n-butane, natural gas and at least one of their mixtures.
L’invenrion porte également sur un procédé de fonctionnement d’une unité de production présentant au moins une des caractéristiques précédemment décrites, au cours duquel les plasmas sont créés par des micro-ondes émises par la pluralité d’antennes micro-ondes et une injection de l’hydrocarbure dans la tuyère du réacteur.The invention also relates to a method of operating a production unit having at least one of the characteristics described above, during which the plasmas are created by microwaves emitted by the plurality of microwave antennas and an injection hydrocarbon in the reactor nozzle.
Selon un mode de réalisation, la plasmalyse de l’hydrocarbure est réalisée à une pression supérieure ou égale à la pression atmosphérique. Avantageusement, la pression est sensiblement égale à la pression atmosphérique. According to one embodiment, the plasmalysis of the hydrocarbon is carried out at a pressure greater than or equal to atmospheric pressure. Advantageously, the pressure is substantially equal to atmospheric pressure.
Selon un mode de réalisation, la plasmalyse de l’hydrocarbure est réalisée à une pression inférieure ou égale à une pression de distribution du flux d’hydrocarbure par le dispositif d’alimentation. According to one embodiment, the plasmalysis of the hydrocarbon is carried out at a pressure lower than or equal to a pressure of distribution of the flow of hydrocarbon by the supply device.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invenrion apparaîrronr encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : [fig 1] la figure 1 est une représentation schématique d’une unité de production décarbonée de dihydrogène comprenant un réacteur de plasmalyse selon un premier mode de réalisation dans lequel une pluralités de plasmas sont générés par des microondes émises par des antennes micro-ondes ; Other characteristics and advantages of the invenrion will appear again through the following description on the one hand, and several embodiments given by way of indication and not limiting with reference to the appended schematic drawings on the other hand, on which : [fig 1] FIG. 1 is a schematic representation of a carbon-free dihydrogen production unit comprising a plasmalysis reactor according to a first embodiment in which a plurality of plasmas are generated by microwaves emitted by microwave antennas;
[fig 2] La figure 2 est une vue de détails du réacteur de la figure 1 vu en projection sur un plan comprenant un axe vertical du réacteur ; [fig 2] Figure 2 is a detail view of the reactor of Figure 1 seen in projection on a plane comprising a vertical axis of the reactor;
[fig 3] La figure 3 est une vue de détails du réacteur de la figure 2 le long d’un plan de coupe illustré sur la figure 2 qui est perpendiculaire à l’axe vertical du réacteur ; [fig 3] Figure 3 is a detail view of the reactor of Figure 2 along a sectional plane shown in Figure 2 which is perpendicular to the vertical axis of the reactor;
[fig 4] La figure 4 est une vue schématique d’un deuxième mode de réalisation du réacteur qui diffère des figures 1 à 3 en ce que les antennes micro-ondes sont positionnées différemment. [fig 4] Figure 4 is a schematic view of a second embodiment of the reactor which differs from figures 1 to 3 in that the microwave antennas are positioned differently.
Il faut tour d’abord noter que si les figures exposent l’invenrion de manière déraillée pour sa mise en œuvre, elles peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invenrion le cas échéant. Il est également à noter que, sur l’ensemble des figures, les éléments similaires et/ou remplissant la même fonction sont indiqués par la même numérotation.It should first be noted that if the figures expose the invention in a derailed way for its implementation, they can of course serve to better define the invention if necessary. It should also be noted that, in all the figures, similar elements and/or fulfilling the same function are indicated by the same numbering.
L’invenrion porte notamment sur une unité de production de dihydrogène particulière en ce qu’elle comporte un réacteur de plasmalyse d’un hydrocarbure par plasmas microondes qui est spécifique en ce qu’elle comprend une pluralité d’antennes micro-ondes reliée à une pluralité de générateurs de rayonnement micro-ondes via des guides de transmission micro-ondes pour générer une pluralité de plasmas au sein d’une tuyère commune du réacteur. The invention relates in particular to a particular dihydrogen production unit in that it comprises a reactor for the plasmalysis of a hydrocarbon by microwave plasmas which is specific in that it comprises a plurality of microwave antennas connected to a plurality of microwave radiation generators via microwave transmission guides to generate a plurality of plasmas within a common nozzle of the reactor.
La plasmalyse est un procédé permettant de décomposer l’hydrocarbure en carbone solide C(s) et en dihydrogène gazeux H2(g) grâce à au moins un plasma généré par un rayonnement micro-ondes. L’hydrocarbure peur être du méthane CLL, du propane C3H8, du butane C4H10 et ses isomères, et/ou du gaz naturel ou du biométhane. Le gaz naturel peur comprendre majoritairement du méthane CH4, et dans une moindre proportion du propane C3H8 et/ou du butane C4H10 et ses isomères. L’hydrocarbure est sous forme gazeux et/ou liquide. Lorsque l’hydrocarbure esr le méthane, la réaction de plasmalyse s’écrit : Plasmalysis is a process for decomposing the hydrocarbon into solid carbon C (s) and gaseous dihydrogen H2 (g) using at least one plasma generated by microwave radiation. The hydrocarbon can be methane CLL, propane C3H8, butane C4H10 and its isomers, and/or natural gas or biomethane. Natural gas can mainly comprise methane CH4, and to a lesser extent propane C3H8 and/or butane C4H10 and its isomers . The hydrocarbon is in gaseous and/or liquid form. When the hydrocarbon is methane, the plasmalysis reaction is written:
[Math]
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[Math]
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Donc, on voir que le procédé de plasmalyse permet de générer du dihydrogène selon un processus totalement décarboné, c’est-à-dire sans émission de dioxyde de carbone. Autrement dir, le dihydrogène gazeux et le carbone solide sont des produits issus de la plasmalyse. So, we see that the plasmalysis process makes it possible to generate dihydrogen according to a completely carbon-free process, that is to say without the emission of carbon dioxide. In other words, gaseous dihydrogen and solid carbon are products resulting from plasmalysis.
En référence à la figure 1 , on a illustré schématiquement une relie unité de production de dihydrogène 100, notamment décarbonée. Le dihydrogène produit par l’unité de production 100 peur erre à destination d’un consommateur de dihydrogène, relie qu’un véhicule automobile à pile à combustible et/ou à moteur à combustion, ou une unité de conversion d’énergie relie qu’une installation de chauffage, industriel et/ou collectif et/ou individuel, ou une installation de conversion d’énergie comportant une turbine à gaz. With reference to FIG. 1, a dihydrogen production unit 100, in particular decarbonated, has been schematically illustrated. The dihydrogen produced by the production unit 100 fear travels to a consumer of dihydrogen, connects a fuel cell motor vehicle and / or combustion engine, or an energy conversion unit connects that a heating installation, industrial and/or collective and/or individual, or an energy conversion installation comprising a gas turbine.
L’uniré de production de dihydrogène 100 comprend au moins un dispositif d'alimentation 1 en hydrocarbure et au moins un réacteur 5 de plasmalyse de l’hydrocarbure par plasmas micro-ondes selon un premier mode de réalisation. The dihydrogen production unit 100 comprises at least one hydrocarbon supply device 1 and at least one reactor 5 for plasmalysis of the hydrocarbon by microwave plasmas according to a first embodiment.
Le dispositif d’alimentation 1 en hydrocarbure dispense l’hydrocarbure nécessaire à la réaction de plasmalyse se déroulant dans le réacteur 5 de plasmalyse. Ainsi, le dispositif d'alimentation 1 fournir un flux d’hydrocarbure au réacteur de plasmalyse à une pression de distribution donnée. Dans l’exemple illustré, le dispositif d’alimentation 1 comprend au moins un dispositif de stockage 2 qui peur erre approvisionné par exemple par des camions citernes et/ou erre remplacé lorsqu’il esr vide. The hydrocarbon supply device 1 dispenses the hydrocarbon necessary for the plasmalysis reaction taking place in the plasmalysis reactor 5. Thus, the supply device 1 provides a hydrocarbon flow to the plasmalysis reactor at a given distribution pressure. In the example illustrated, the supply device 1 comprises at least one storage device 2 which fear wanders supplied for example by tank trucks and / or wanders replaced when it is empty.
Dans un mode de réalisation non représenté, le dispositif d’alimentation en hydrocarbure esr une partie terminale d’un réseau de distribution de l’hydrocarbure, assurant une distribution en flux rendu, sans dispositif de stockage. Le réseau de distribution permet d’acheminer l’hydrocarbure depuis des terminaux gaziers. Le réseau de distribution est ainsi par exemple un réseau de distribution de gaz pour les usages industriels, collectifs ou domestiques. In an embodiment not shown, the hydrocarbon supply device is an end part of a hydrocarbon distribution network, providing distribution in delivered flow, without a storage device. The distribution network enables hydrocarbons to be transported from gas terminals. The network distribution is thus for example a gas distribution network for industrial, collective or domestic uses.
Le réacteur 5 comprend une tuyère 17, une pluralité de générateurs 7 de rayonnement micro-ondes, une pluralité d’antennes micro-ondes 9 reliée à la pluralité de générateurs 7 par une pluralité de guides de transmission micro-ondes 11 de sorte à générer une pluralité de plasmas 16 au sein de la tuyère 17. Autrement dit, tous les plasmas 16 générés sont contenus dans la tuyère 17 comme cela est visible plus particulièrement sur les figures 2 et 3. The reactor 5 comprises a nozzle 17, a plurality of microwave radiation generators 7, a plurality of microwave antennas 9 connected to the plurality of generators 7 by a plurality of microwave transmission guides 11 so as to generate a plurality of plasmas 16 within the nozzle 17. In other words, all the plasmas 16 generated are contained in the nozzle 17 as can be seen more particularly in FIGS. 2 and 3.
La tuyère 17 est composé d’au moins un matériau céramique et/ou au moins un matériau métallique pour résister aux températures engendrées par les plasmas 16. The nozzle 17 is composed of at least one ceramic material and/or at least one metallic material to withstand the temperatures generated by the plasmas 16.
En référence à la figure 1 et à la figure 2, la tuyère 17 s’étend le long d’un axe vertical E. L’axe vertical E de la tuyère est un axe le long duquel la tuyère présente une dimension principale qui est plus grande que les autres dimensions de la tuyère 17. Referring to Figure 1 and Figure 2, the nozzle 17 extends along a vertical axis E. The vertical axis E of the nozzle is an axis along which the nozzle has a main dimension which is more larger than the other dimensions of the nozzle 17.
La tuyère 17 présente une partie haute 171 et une partie basse 173 opposée à la partie haute le long de l’axe vertical E. La partie haute 171 présente une section plus grande qu’une section de la partie basse 173. Les sections sont vues en projection sur un plan perpendiculaire à l’axe vertical E de la tuyère 17. La tuyère 17 du réacteur 5 présente donc une forme d’entonnoir. The nozzle 17 has an upper part 171 and a lower part 173 opposite the upper part along the vertical axis E. The upper part 171 has a section larger than a section of the lower part 173. The sections are seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17. The nozzle 17 of the reactor 5 therefore has a funnel shape.
Ainsi, la tuyère 17 présente une longueur, mesurée le long de l’axe vertical E, conçue avec la forme d’entonnoir pour l’optimisation de la réaction de plasmalyse de l’hydrocarbure, en particulier du méthane, et pour favoriser la réaction de plasmalyse vers la formation de carbone solide et de dihydrogène. Thus, the nozzle 17 has a length, measured along the vertical axis E, designed with the shape of a funnel for the optimization of the reaction of plasmalysis of the hydrocarbon, in particular of methane, and to promote the reaction from plasmalysis to the formation of solid carbon and dihydrogen.
La réacteur 5 comprend une paroi 172 de fermeture de la partie haute 171 de la tuyère 17. Les antennes micro-ondes 9 sont disposées sur la paroi 172 de sorte à faire saillie depuis une face interne de la paroi 172 dans la tuyère 17. Autrement dit, la pluralité d’antennes micro-ondes 9 est disposée dans un volume de la partie haute 171 de la tuyère 17. La figure 3 est une représentation schématique du réacteur 5 selon un plan de coupe AA qui est perpendiculaire à l’axe vertical E du réacteur 5 de plasmalyse. En référence à la figure 3, au moins deux antennes micro-ondes 9 sont agencées circonférentiellement au volume de la partie haute 171 de la tuyère 17 c’est- à-dire proche d’une face interne d’une paroi de la tuyère 17 délimitant le volume de la partie haute 171 de la tuyère 17. Plus parriculièremenr, une majorité des antennes micro-ondes 9 est agencée circonférentiellement au volume de la partie haute 171 de la tuyère 17. Les antennes micro-ondes 9 agencées circonférentiellement sont ici réparties uniformément. The reactor 5 comprises a wall 172 closing the upper part 171 of the nozzle 17. The microwave antennas 9 are arranged on the wall 172 so as to protrude from an internal face of the wall 172 into the nozzle 17. Otherwise said, the plurality of microwave antennas 9 is arranged in a volume of the upper part 171 of the nozzle 17. FIG. 3 is a schematic representation of the reactor 5 according to a section plane AA which is perpendicular to the vertical axis E of the reactor 5 for plasmalysis. Referring to Figure 3, at least two microwave antennas 9 are arranged circumferentially to the volume of the upper part 171 of the nozzle 17 that is to say close to an internal face of a wall of the nozzle 17 delimiting the volume of the upper part 171 of the nozzle 17. More particularly, a majority of the microwave antennas 9 are arranged circumferentially to the volume of the upper part 171 of the nozzle 17. The microwave antennas 9 arranged circumferentially are here distributed uniformly.
La figure 3 montre que les antennes micro-ondes 9 sont regroupées spatialement pour former une zone dans la partie haute 171 de la tuyère 17 où le champ électromagnétique des micro-ondes est suffisamment intense pour assurer la création des plasmas 16. Figure 3 shows that the microwave antennas 9 are spatially grouped to form a zone in the upper part 171 of the nozzle 17 where the electromagnetic field of the microwaves is sufficiently intense to ensure the creation of the plasmas 16.
La distance d’écartement entre deux antennes micro-ondes 9 adjacentes est déterminée en fonction de la fréquence des micro-ondes émises par les antennes micro-ondes 9 dans la tuyère 17 de sorte à minimiser une interférence électro magnétique entre les deux antennes micro-ondes 9 adjacentes, a fortiori entre les antennes micro-ondes 9. La distance d’écartement est mesurée en projection sur un plan perpendiculaire à l’axe vertical E de la tuyère 17. The separation distance between two adjacent microwave antennas 9 is determined according to the frequency of the microwaves emitted by the microwave antennas 9 in the nozzle 17 so as to minimize electromagnetic interference between the two microwave antennas. adjacent waves 9, a fortiori between the microwave antennas 9. The separation distance is measured in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17.
En référence à la figure 2, les antennes micro-ondes 9 présentent chacune un axe d’allongement L. L’axe d’allongement L de chaque antenne micro-ondes est un axe le long duquel chaque antenne micro-ondes présente une dimension principale qui est plus grande que les autres dimensions de l’anrenne micro-ondes. Referring to Figure 2, the microwave antennas 9 each have an axis of elongation L. The axis of elongation L of each microwave antenna is an axis along which each microwave antenna has a main dimension which is larger than the other dimensions of the microwave antenna.
L’axe d’allongement L d’au moins une des antennes micro-ondes 9 est sensiblement parallèle à l’axe vertical E de la tuyère 17. Tel que cela est illustré sur la figure 2, tous les axes d’allongements L des antennes micro-ondes 9 sont sensiblement parallèles à l’axe vertical E de la tuyère 17. Par conséquent, les axes d’allongements L des antennes microondes 9 sont aussi sensiblement parallèles entre eux. The axis of elongation L of at least one of the microwave antennas 9 is substantially parallel to the vertical axis E of the nozzle 17. As illustrated in FIG. 2, all the axes of elongation L of the microwave antennas 9 are substantially parallel to the vertical axis E of the nozzle 17. Consequently, the axes of elongation L of the microwave antennas 9 are also substantially parallel to each other.
Les antennes micro-ondes 9 utilisés sont conçues en fonction de la fréquence de microondes à émettre dans la tuyère 17. Dans un mode de réalisation non représenté, le réacteur comprend un module de refroidissemenr configuré pour refroidir au moins une antenne micro-ondes, préférentiellement la pluralité d’antennes micro-ondes. Le module de refroidissemenr emploie de l’air et/ou de l’eau pour refroidir l’au moins une antenne micro-ondes ou la pluralité d’antennes micro-ondes. The microwave antennas 9 used are designed according to the microwave frequency to be emitted in the nozzle 17. In an embodiment not shown, the reactor comprises a cooling module configured to cool at least one microwave antenna, preferably the plurality of microwave antennas. The cooling module employs air and/or water to cool the at least one microwave antenna or the plurality of microwave antennas.
En référence aux figures 1 et 2, le réacteur 5 comprend une pluralité de générateurs 7 de rayonnement micro-ondes qui sont configurées pour produire des micro-ondes afin de créer les plasmas 16. Les micro-ondes générées par chaque générateur 7 peuvent présenter une puissance comprise entre lkW et 500kW et une fréquence comprise entre 400MHz et 6GHz, préférentiellement égale à 433MHz, 896MHz, 915MHz, 922MHz, 2,45GHz ou 5,8GHz. Referring to Figures 1 and 2, the reactor 5 comprises a plurality of microwave radiation generators 7 which are configured to produce microwaves in order to create the plasmas 16. The microwaves generated by each generator 7 can have a power comprised between 1kW and 500kW and a frequency comprised between 400MHz and 6GHz, preferably equal to 433MHz, 896MHz, 915MHz, 922MHz, 2.45GHz or 5.8GHz.
La température de fonctionnement des générateurs 7 peur erre régulée grâce à un dispositif de refroidissemenr (non représenté). Le dispositif de refroidissemenr peur erre à eau et/ou à air. The operating temperature of the generators 7 fear wanders regulated by means of a cooling device (not shown). The cooling device runs on water and/or air.
Les générateurs 7 de rayonnement micro-ondes sont préférentiellement à magnérron ou à semiconducteurs. The microwave radiation generators 7 are preferably magnerron or semiconductor.
Les micro-ondes produites par la pluralité de générateurs 7 sont ensuite acheminées à la pluralité d’antennes micro-ondes 9 par une pluralité de guides de transmission microondes 11. Dans le premier mode de réalisation illustré notamment sur la figure 2, chaque antenne micro-ondes 9 émet les micro-ondes produites par un seul générateur 7, les micro-ondes étant acheminées depuis le générateur 7 à l’anrenne micro-ondes 9 par un seul guide de transmission micro-ondes 11. The microwaves produced by the plurality of generators 7 are then conveyed to the plurality of microwave antennas 9 by a plurality of microwave transmission guides 11. In the first embodiment illustrated in particular in FIG. 2, each microwave antenna -ondes 9 emits the microwaves produced by a single generator 7, the microwaves being conveyed from the generator 7 to the microwave antenna 9 by a single microwave transmission guide 11.
Dans un mode de réalisation non représenté, plusieurs antennes micro-ondes émettent des micro-ondes produites par un unique générateur de rayonnement micro-ondes. Ainsi, un générateur de micro-ondes est connecté à plusieurs antennes micro-ondes, par exemple deux ou quatre antennes micro-ondes, par un unique guide de transmission micro-ondes. Ce guide de transmission micro-ondes peur erre scindé en 2 branches ou 4 branches grâce à un diviseur de puissance. Au moins un guide de transmission micro-ondes, avantageusement tous les guides de transmission micro-ondes, est choisi parmi un guide d'ondes de section rectangulaire, un guide d’ondes de section circulaire ou un câble coaxial, par exemple rigide ou flexible ou une combinaison de ces propriétés. In an embodiment not shown, several microwave antennas emit microwaves produced by a single microwave radiation generator. Thus, a microwave generator is connected to several microwave antennas, for example two or four microwave antennas, by a single microwave transmission guide. This fear microwave transmission guide is split into 2 branches or 4 branches thanks to a power divider. At least one microwave transmission guide, advantageously all the microwave transmission guides, is chosen from a waveguide of rectangular section, a waveguide of circular section or a coaxial cable, for example rigid or flexible or a combination of these properties.
Dans un mode de réalisation non représenté, le réacteur comprend, de manière optionnelle, un isolateur de rayonnement micro-ondes qui est agencé entre un générateur de rayonnement micro-ondes et un guide de transmission micro-ondes configuré pour conduire les micro-ondes produites par le générateur vers au moins une antenne micro-ondes. In an embodiment not shown, the reactor optionally comprises a microwave radiation isolator which is arranged between a microwave radiation generator and a microwave transmission guide configured to conduct the microwaves produced by the generator to at least one microwave antenna.
Le réacteur 5 comprend un dispositif d’injection 3 d’hydrocarbure dans la tuyère 17 permettant d’assurer une production optimale du dihydrogène. Le dispositif d’injection 3 comprend au moins une buse 43 qui est configurée pour canaliser un flux d’hydrocarbure provenant du dispositif d’alimentation 1. The reactor 5 comprises a device 3 for injecting hydrocarbon into the nozzle 17 making it possible to ensure optimum production of dihydrogen. The injection device 3 comprises at least one nozzle 43 which is configured to channel a flow of hydrocarbon coming from the supply device 1.
La buse 43 est agencée pour projeter le flux d’hydrocarbure dans un volume en partie haute de la tuyère 171 de la tuyère 17 de manière à former un vortex du flux d’hydrocarbure dans la partie haute 171 de la tuyère 17. The nozzle 43 is arranged to project the hydrocarbon flow into a volume in the upper part of the nozzle 171 of the nozzle 17 so as to form a vortex of the hydrocarbon flow in the upper part 171 of the nozzle 17.
La buse 43 est par ailleurs agencée à une même hauteur qu’une partie d’une antenne micro-ondes 9 de la pluralité d’antennes micro-ondes 9. Les hauteurs sont mesurées le long de l’axe vertical E de la tuyère 17 vues en projection sur un plan comprenant l’axe vertical E. The nozzle 43 is moreover arranged at the same height as a part of a microwave antenna 9 of the plurality of microwave antennas 9. The heights are measured along the vertical axis E of the nozzle 17 views in projection on a plane including the vertical axis E.
Comme cela est particulièrement visible sur la figure 2, le dispositif d’injection 3 comprend plusieurs buses 43 couplées, chacune, à une entrée 4 de la tuyère 17. Le flux d’hydrocarbure canalisé par la buse 43 est ainsi quasi tangentiel à la face interne de la paroi du réacteur sur un plan perpendiculaire à l’axe vertical E de la tuyère 17. As is particularly visible in Figure 2, the injection device 3 comprises several nozzles 43 each coupled to an inlet 4 of the nozzle 17. The flow of hydrocarbon channeled by the nozzle 43 is thus almost tangential to the face inside the wall of the reactor on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17.
Cette configuration permet alors de créer un vortex du flux d’hydrocarbure dans la partie haute 171 de la tuyère 17 qui s’écoule au moins en partie autour de la pluralité d’antennes micro-ondes 9. Une partie du flux d’hydrocarbure dans le vortex couplée avec le rayonnement micro-ondes émis par les antennes micro-ondes 9 contribue à produire les plasmas 16 autour des antennes micro-ondes 9. Le vortex participe à la stabilité des plasmas 16. This configuration then makes it possible to create a vortex of the hydrocarbon flow in the upper part 171 of the nozzle 17 which flows at least in part around the plurality of microwave antennas 9. A part of the hydrocarbon flow in the vortex coupled with the microwave radiation emitted by the microwave antennas 9 contributes to produce the plasmas 16 around the microwave antennas 9. The vortex contributes to the stability of the plasmas 16.
La partie du flux d’hydrocarbure du vortex produisant les plasmas 16 va aussi subir la plasmalyse. On comprend dans ce contexte que l’hydrocarbure est utilisé pour former les plasmas 16 et subir la plasmalyse. En d’autres termes, l’hydrocarbure sert à la fois de substance plasmagène et de réactif à la plasmalyse. The part of the hydrocarbon flow of the vortex producing the plasmas 16 will also undergo plasmalysis. It is understood in this context that the hydrocarbon is used to form plasmas 16 and undergo plasmalysis. In other words, the hydrocarbon serves both as a plasmagenic substance and as a plasmalysis reagent.
En référence à la figure 1, le réacteur 5 comprend un dispositif d’allumage 15 des plasmas 16. Ainsi, pour amorcer les plasmas 16 autour des antennes micro-ondes 9 comme cela est notamment visibles sur la figure 2 et sur la figure 3, les micro-ondes générées par les générateurs 7 de rayonnement micro-ondes sont émises par les antennes micro-ondes 9 dans la tuyère 17, plus précisément dans la partie haute 171 de la tuyère 17, où l’hydrocarbure est injecté pour former un vortex hydrocarbure autour de l’ensemble des antennes micro-ondes 9. Referring to Figure 1, the reactor 5 comprises an ignition device 15 of the plasmas 16. Thus, to initiate the plasmas 16 around the microwave antennas 9 as is particularly visible in Figure 2 and in Figure 3, the microwaves generated by the microwave radiation generators 7 are emitted by the microwave antennas 9 in the nozzle 17, more precisely in the upper part 171 of the nozzle 17, where the hydrocarbon is injected to form a vortex hydrocarbon around the set of microwave antennas 9.
Dès que la puissance requise des micro-ondes est atteinte, l’amorçage des plasmas 16 est effectué par le dispositif d’allumage 15. Le flux d’hydrocarbure servant lui-même à produire les plasmas 16, il subir ainsi la réaction de plasmalyse. Après la phase d’amorçage des plasmas 16, ceux-ci sont maintenus et stabilisés par les flux de microondes émis par les antennes micro-ondes 9 et le flux d’hydrocarbure en vortex. As soon as the required microwave power is reached, the ignition of the plasmas 16 is carried out by the ignition device 15. The hydrocarbon flow itself serving to produce the plasmas 16, it thus undergoes the plasmalysis reaction . After the priming phase of the plasmas 16, these are maintained and stabilized by the microwave fluxes emitted by the microwave antennas 9 and the hydrocarbon flux in vortex.
La pression régnant dans la tuyère 17 est supérieure ou égale à la pression atmosphérique. La pression régnant dans la tuyère peur de surcroît erre inférieure ou égale à la pression de distribution du flux d’hydrocarbure par le dispositif d’alimentation 1. Plus précisément dans le mode de réalisation illustré, la pression dans la tuyère 17 est sensiblement égale à la pression atmosphérique. The pressure prevailing in the nozzle 17 is greater than or equal to atmospheric pressure. The pressure prevailing in the nozzle fear moreover roams less than or equal to the pressure of distribution of the hydrocarbon flow by the supply device 1. More precisely in the illustrated embodiment, the pressure in the nozzle 17 is substantially equal to atmospheric pressure.
D’une manière plus générale, la pression régnant au sein d’au moins une partie de l’uniré de production 100 est supérieure ou égale à la pression atmosphérique. More generally, the pressure prevailing within at least part of the production unit 100 is greater than or equal to atmospheric pressure.
Avantageusement, la pression régnant au sein d’au moins une partie de l’uniré de production 100 est inférieure ou égale à la pression de distribution du flux d’hydrocarbure par le dispositif d’alimentation 1. La pression régnant au sein d’au moins une partie de l’uniré de production 100 est ainsi comprise entre la pression atmosphérique et la pression de distribution du flux d’hydrocarbure par le dispositif d’alimentation 1. Advantageously, the pressure prevailing within at least a part of the production unit 100 is less than or equal to the pressure of distribution of the hydrocarbon flow by the supply device 1. The pressure prevailing within at least part of the production unit 100 is thus comprised between the pressure atmosphere and the distribution pressure of the hydrocarbon flow by the supply device 1.
L’unité de production 100 de dihydrogène comporte par ailleurs et de manière optionnelle une vanne pilotable 35 agencée entre le dispositif d’alimentation 1 en hydrocarbure et le dispositif d’injection 3 de l’hydrocarbure dans la tuyère afin de réguler le flux d’hydrocarbure entre le dispositif d’alimentation 1 et le dispositif d’injection 3. Comme cela est illustré sur la figure 1, la vanne pilotable 35 est disposée sur un conduit de raccordement entre le dispositif d’alimentation 1 et le dispositif d’injection 3. The dihydrogen production unit 100 also optionally comprises a controllable valve 35 arranged between the hydrocarbon supply device 1 and the hydrocarbon injection device 3 in the nozzle in order to regulate the flow of hydrocarbon between the supply device 1 and the injection device 3. As illustrated in Figure 1, the controllable valve 35 is arranged on a connecting pipe between the supply device 1 and the injection device 3 .
La vanne pilotable 35 est configurée pour recevoir une instruction de commande d’un module de contrôle 37, décrit ci-après, pour commander l’arrivée ou non d’hydrocarbure dans le réacteur 5 de plasmalyse, et le cas échéant permettre en fonction de cette instruction de commande une arrivée plus ou moins importante d’hydrocarbure. The controllable valve 35 is configured to receive a control instruction from a control module 37, described below, to control the arrival or not of hydrocarbon in the plasmalysis reactor 5, and if necessary allow depending on this instruction commands a more or less significant arrival of hydrocarbon.
En référence à la figure 1 , le réacteur 5 de plasmalyse comprend un tuyau 18 qui s’étend depuis un voisinage de la partie haute 171 de la tuyère 17 dans une direction opposée partie haute 171 le long de l’axe vertical E de la tuyère. Le tuyau 18 vient complètement entourer une partie de la tuyère 17 qui comprend au moins la partie basse 173 de la tuyère 17. Referring to Figure 1, the plasmalysis reactor 5 comprises a pipe 18 which extends from a vicinity of the upper part 171 of the nozzle 17 in a direction opposite the upper part 171 along the vertical axis E of the nozzle . The pipe 18 completely surrounds a part of the nozzle 17 which includes at least the lower part 173 of the nozzle 17.
Une première partie 19 du tuyau 18 présente une forme de cylindre concentrique à la partie basse 173 de la tuyère 17. Le tuyau 18 comprend une deuxième partie 21 qui prolonge la première partie 19 du tuyau selon un axe parallèle à l’axe vertical E de la tuyère. La deuxième partie 21 du tuyau 18 délimite une chambre de refroidissement 22. Ainsi, la chambre de refroidissement 22 permet de refroidir les produits de réaction. La solidification du carbone en est ainsi améliorée. Les produits de réaction issus de la plasmalyse sont le dihydrogène gazeux et le carbone solide. A first part 19 of the pipe 18 has the shape of a cylinder concentric with the lower part 173 of the nozzle 17. The pipe 18 comprises a second part 21 which extends the first part 19 of the pipe along an axis parallel to the vertical axis E of the nozzle. The second part 21 of the pipe 18 delimits a cooling chamber 22. Thus, the cooling chamber 22 makes it possible to cool the reaction products. The solidification of the carbon is thus improved. The reaction products resulting from plasmalysis are hydrogen gas and solid carbon.
Dans le mode de réalisation de l’invention sur la figure 1, la deuxième partie 21 du tuyau 18 comporte sur sa face interne une pluralité d’ailettes 23 qui s’étendent radialement depuis la face interne de la deuxième partie 21 du tuyau 18 en direction de la tuyère 17 et couplées thermiquement avec la face interne de la deuxième partie du tuyau 18. Ainsi, les échanges thermiques avec les produits de réaction venant en contact des ailettes 23 sont améliorés facilitant la solidification du carbone produit par la plasmalyse. In the embodiment of the invention in Figure 1, the second part 21 of the pipe 18 comprises on its internal face a plurality of fins 23 which extend radially from the internal face of the second part 21 of the pipe 18 in direction of the nozzle 17 and thermally coupled with the internal face of the second part of the pipe 18. Thus, the heat exchanges with the reaction products coming into contact with the fins 23 are improved, facilitating the solidification of the carbon produced by the plasmalysis.
Un dispositif de circulation de fluide 24 est agencé contre une paroi externe de la deuxième partie 21 du tuyau 18 de sorte à refroidir au moins en partie la deuxième partie 21 du tuyau 18. Ainsi, le refroidissement des produits de réaction dans la chambre de refroidissement 22 est assuré par échanges convectifs et conductifs avec au moins une partie de la face interne de la deuxième partie 21 du tuyau 18 qui est refroidie par le dispositif de circulation de fluide 24. La séparation du dihydrogène du carbone solide est améliorée par ce refroidissement. Lorsque le tuyau 18 comprend en outre les ailettes 23 qui sont alors elle aussi refroidie par conduction thermique, la séparation est encore plus efficace. Cela est notamment très utile lors de l’écoulement du flux de produits de réaction vers un dispositif de séparation et de filtration 25 équipant l’unité de production 100. A fluid circulation device 24 is arranged against an outer wall of the second part 21 of the pipe 18 so as to at least partially cool the second part 21 of the pipe 18. Thus, the cooling of the reaction products in the cooling chamber 22 is ensured by convective and conductive exchanges with at least part of the internal face of the second part 21 of the pipe 18 which is cooled by the fluid circulation device 24. The separation of dihydrogen from solid carbon is improved by this cooling. When the pipe 18 further comprises the fins 23 which are then also cooled by thermal conduction, the separation is even more effective. This is in particular very useful when flowing the flow of reaction products to a separation and filtration device 25 fitted to the production unit 100.
L’unité de production 100 peut aussi être équipé d’un dispositif de séparation et de filtration 25 qui comprend au moins un élément séparateur à vortex. L’élément séparateur est configuré pour aspirer le flux de produits de réaction refroidis depuis la chambre de refroidissement 22. Le carbone solide refroidi se dépose une surface interne d’une paroi de l’élément séparateur. The production unit 100 can also be equipped with a separation and filtration device 25 which comprises at least one vortex separator element. The separator element is configured to draw the cooled reaction product stream from the cooling chamber 22. The cooled solid carbon deposits on an inner surface of a wall of the separator element.
Le carbone solide ainsi récupéré est stocké dans un dispositif de récupération 4L Dans un mode de réalisation non représenté, le carbone stocké dans le dispositif de récupération 41 peut être pris en charge par le même véhicule qui vient changer ou ravitailler les cuves de stockage 2 du dispositif d’alimentation 1. Le carbone solide peut être ensuite recyclé pour différents usages industriels. The solid carbon thus recovered is stored in a recovery device 4L In one embodiment not shown, the carbon stored in the recovery device 41 can be taken over by the same vehicle which comes to change or refuel the storage tanks 2 of the feeder 1. The solid carbon can then be recycled for various industrial uses.
Ensuite, le flux de produits de réaction dépourvus de particules solides est filtré par un système de filtration du dispositif de séparation et filtration 25. Le dihydrogène obtenu après filtration présente alors un niveau de pureté lui permettant d’être utilisé par exemple dans une pile à combustible, dans un moteur à combustion interne, dans une installation de chauffage ou encore dans une turbine à gaz. Then, the stream of reaction products devoid of solid particles is filtered by a filtration system of the separation and filtration device 25. The dihydrogen obtained after filtration then has a level of purity allowing it to be used by example in a fuel cell, in an internal combustion engine, in a heating installation or in a gas turbine.
L’unité de production 100 comprend un dispositif de compression 31 pour transférer le dihydrogène purifié dans un dispositif de stockage 33 tel qu’un réservoir ou une bombonne. The production unit 100 includes a compression device 31 to transfer the purified dihydrogen into a storage device 33 such as a tank or a cylinder.
En référence à la figure 1, l’unité de production 100 de dihydrogène comporte, de manière optionnelle, un module de contrôle 37 configuré pour piloter la production de dihydrogène en fonction du niveau de remplissage du dispositif de stockage 33. Le pilotage de la production de dihydrogène s’effectue par le pilotage du dispositif d’allumage 15, des générateurs 7 de rayonnement micro-ondes, et de la vanne pilotableWith reference to FIG. 1, the dihydrogen production unit 100 optionally comprises a control module 37 configured to control the production of dihydrogen according to the filling level of the storage device 33. Production control of dihydrogen is carried out by controlling the ignition device 15, the generators 7 of microwave radiation, and the controllable valve
35. 35.
Lorsque le niveau de remplissage du dispositif de stockage 33 dépasse un premier niveau seuil, le module de contrôle 37 envoie une instruction de commande au dispositif d’allumage 15, aux générateurs 7 de rayonnement micro-ondes et la vanne pilotable 35 pour arrêter ou ralentir la production de dihydrogène. When the filling level of the storage device 33 exceeds a first threshold level, the control module 37 sends a control instruction to the ignition device 15, to the generators 7 of microwave radiation and the controllable valve 35 to stop or slow down the production of dihydrogen.
La production de dihydrogène peut ensuite reprendre ou être augmentée lorsque le niveau de remplissage du dispositif de stockage 33 est inférieur à un deuxième niveau seuil. Dans les modes de réalisation illustrés, le premier niveau seuil est supérieur au deuxième niveau seuil. The production of dihydrogen can then resume or be increased when the filling level of the storage device 33 is below a second threshold level. In the illustrated embodiments, the first threshold level is greater than the second threshold level.
La reprise ou l’augmentation de la production de dihydrogène s’effectue par un envoi d’une instruction de commande par le module de contrôle 37 au dispositif d’allumage 15, aux générateurs 7 de rayonnement micro-ondes et la vanne d’admission 35. The resumption or increase in the production of dihydrogen is carried out by sending a control instruction by the control module 37 to the ignition device 15, to the generators 7 of microwave radiation and the inlet valve 35.
Un deuxième mode de réalisation du réacteur de plasmalyse de l’unité de production est illustré à la figure 4 et diffère de ce qui vient d’être décrit en ce que la topologie de la pluralité d’antennes micro-ondes 9 est différente. A second embodiment of the plasmalysis reactor of the production unit is illustrated in FIG. 4 and differs from what has just been described in that the topology of the plurality of microwave antennas 9 is different.
La pluralité d’antennes micro-ondes 9 est agencée circonférentiellement au volume de la partie haute 171 de la tuyère 17. En d’autres termes, les antennes micro-ondes 9 sont disposées sur une paroi délimitant la tuyère 17. Au moins une portion des antennes micro-ondes 9 fait saillie depuis une face interne de la paroi délimitant la tuyère 17 vers l’intérieur de la tuyère 17. Autrement dit, la pluralité d’antennes micro-ondes 9 est disposée dans un volume d’une partie haute 171 de la tuyère 17. The plurality of microwave antennas 9 is arranged circumferentially to the volume of the upper part 171 of the nozzle 17. In other words, the microwave antennas 9 are arranged on a wall delimiting the nozzle 17. At least one portion antennae microwave 9 protrudes from an internal face of the wall delimiting the nozzle 17 towards the inside of the nozzle 17. In other words, the plurality of microwave antennas 9 is arranged in a volume of an upper part 171 of the nozzle 17.
Les antennes micro-ondes 9 peuvent être réparties uniformément dans le volume de la partie haute 171 de la tuyère 17 vue en projection sur un plan perpendiculaire à l’axe vertical E de tuyère 17, comme cela est visible sur la figure 4. En d’autres termes, les antennes micro-ondes 9 sont disposées de telle sorte que deux axes d’antennes microondes 9 adjacentes définissent un secteur angulaire vu en projection sur un plan perpendiculaire à l’axe vertical E de tuyère 17. Les secteurs angulaires ainsi définis présentent chacun un angle au sommet identique entre eux. Sur la figure 4, les angles au sommet des secteurs angulaires sont égaux à 120°. The microwave antennas 9 can be distributed uniformly in the volume of the upper part 171 of the nozzle 17 seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17, as can be seen in FIG. 4. In d In other words, the microwave antennas 9 are arranged such that two axes of adjacent microwave antennas 9 define an angular sector seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17. The angular sectors thus defined each have an identical vertex angle between them. In FIG. 4, the apex angles of the angular sectors are equal to 120°.
Les antennes micro-ondes 9 peuvent être agencées à des hauteurs différentes. Autrement dit, les antennes micro-ondes 9 se trouvent chacune dans des plans distincts qui sont tous perpendiculaire à l’axe vertical E de la tuyère 17. Alternativement, les antennes micro-ondes 9 sont agencées à des hauteurs identiques. Les antennes micro-ondes 9 sont ainsi dans un même plan perpendiculaire à l’axe vertical E de la tuyère 17. Les hauteurs sont mesurées le long de l’axe vertical E de la tuyère 17 depuis un même point d’origine.The microwave antennas 9 can be arranged at different heights. In other words, the microwave antennas 9 are each located in separate planes which are all perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17. Alternatively, the microwave antennas 9 are arranged at identical heights. The microwave antennas 9 are thus in the same plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17. The heights are measured along the vertical axis E of the nozzle 17 from the same point of origin.
L’agencement des antennes micro-ondes 9 autour de la partie haute 171 de la tuyère 17, la hauteur des antennes micro-ondes 9 et la longueur des antennes micro-ondes 9 sont déterminés de sorte à minimiser une interférence électromagnétique entre les antennes micro-ondes 9. The arrangement of the microwave antennas 9 around the upper part 171 of the nozzle 17, the height of the microwave antennas 9 and the length of the microwave antennas 9 are determined so as to minimize electromagnetic interference between the micro antennas -waves 9.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif d’alimentation comprend une pluralité de buses agencées sur un plan situé verticalement au-dessus du plan dans lequel sont agencées les antennes. In this second embodiment, the feed device comprises a plurality of nozzles arranged on a plane located vertically above the plane in which the antennas are arranged.
L’axe d’allongement L d’au moins une des antennes micro-ondes 9 est sécant à l’axe vertical E de la tuyère 17. Tel que cela est représenté sur la figure 4, les axes d’allongement L de toutes les antennes micro-ondes 9 sont perpendiculaires à l’axe vertical E de la tuyère 17 vus en projection sur un plan perpendiculaire à l’axe vertical E de tuyère 17. Dans les deux modes de réalisation décrits, mais de manière optionnelle, routes les caractéristiques relatives au positionnement des antennes micro-ondes par rapport à l’axe vertical de la tuyère qui viennent d’être énoncées peuvent aussi être appliquées aux générateurs de rayonnement micro-ondes et/ou aux guides de transmission micro-ondes. Bien sûr, l’invenrion n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. The axis of elongation L of at least one of the microwave antennas 9 intersects the vertical axis E of the nozzle 17. As shown in FIG. 4, the axes of elongation L of all the microwave antennas 9 are perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17 seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis E of the nozzle 17. In the two embodiments described, but optionally, the characteristics relating to the positioning of the microwave antennas with respect to the vertical axis of the nozzle which have just been stated can also be applied to the microwave radiation generators. waves and/or microwave transmission guides. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.

Claims

REVENDICATIONS
1- Unité de production (100) de dihydrogène, comprenant au moins un dispositif d’alimentation (9) en hydrocarbure et au moins un réacteur (5) de plasmalyse de l'hydrocarbure par plasmas micro-ondes caractérisé en ce que le réacteur (5) comporte une pluralité de générateurs (7) de rayonnement micro-ondes et une pluralité d’antennes micro-ondes (9) reliée à la pluralité de générateurs (7) par une pluralité de guides de transmission micro-ondes (11) de sorte à générer une pluralité de plasmas (16) réunis au sein d’une tuyère (17) commune du réacteur (5). 1- Production unit (100) of dihydrogen, comprising at least one hydrocarbon supply device (9) and at least one reactor (5) for plasmalysis of the hydrocarbon by microwave plasmas, characterized in that the reactor ( 5) comprises a plurality of microwave radiation generators (7) and a plurality of microwave antennas (9) connected to the plurality of generators (7) by a plurality of microwave transmission guides (11) of so as to generate a plurality of plasmas (16) united within a common nozzle (17) of the reactor (5).
2- Unité de production (100) selon la revendication précédente, dans laquelle chaque générateur (7) de la pluralité de générateurs (7) de rayonnement micro-ondes est relié à au moins une antenne micro-ondes (9) de la pluralité d’antennes micro-ondes (9) par un guide de transmission micro-ondes (11) de la pluralité de guides de transmission micro-ondes (11), chaque antenne micro-ondes (9) étant configurée pour émettre au moins une partie des micro-ondes issues du générateur (7) auquel l’antenne micro-ondes (9) est reliée. 2- production unit (100) according to the preceding claim, wherein each generator (7) of the plurality of generators (7) of microwave radiation is connected to at least one microwave antenna (9) of the plurality of microwave antennas (9) by a microwave transmission guide (11) of the plurality of microwave transmission guides (11), each microwave antenna (9) being configured to transmit at least part of the microwaves from the generator (7) to which the microwave antenna (9) is connected.
3- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la pluralité d’antennes micro-ondes (9) est disposée dans un volume d’une partie haute (171) de la tuyère (17), chaque antenne micro-ondes (9) s’étendant au moins en partie dans la tuyère (17). 3- Production unit (100) according to any one of the preceding claims, in which the plurality of microwave antennas (9) is arranged in a volume of an upper part (171) of the nozzle (17), each microwave antenna (9) extending at least partly into the nozzle (17).
4- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la tuyère (17) présente un axe vertical (E) et chaque antenne micro-ondes (9) présente un axe d’allongement (L), l’axe d’allongement (L) d’au moins une des antennes micro-ondes (9) étant sécant à l’axe vertical (E) de la tuyère (17).4- Production unit (100) according to any one of the preceding claims, in which the nozzle (17) has a vertical axis (E) and each microwave antenna (9) has an axis of elongation (L), the elongation axis (L) of at least one of the microwave antennae (9) being secant to the vertical axis (E) of the nozzle (17).
5- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la tuyère (17) présente un axe vertical (E) et chaque antenne micro-ondes (9) présente un axe d’allongement (L), l’axe d’allongement (L) de d’au moins une des antennes micro-ondes (9) étant sensiblement parallèle à l’axe vertical (E) de la tuyère (17). 6- Unité de production (100) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 3, dans laquelle la pluralité d’antennes micro-ondes (9) est agencée sur une paroi (172) qui ferme la partie haute (171) de la tuyère (17).5- production unit (100) according to any one of claims 1 to 3, wherein the nozzle (17) has a vertical axis (E) and each microwave antenna (9) has an axis of elongation (L ), the axis of elongation (L) of at least one of the microwave antennas (9) being substantially parallel to the vertical axis (E) of the nozzle (17). 6- production unit (100) according to the preceding claim taken in combination with claim 3, wherein the plurality of microwave antennas (9) is arranged on a wall (172) which closes the upper part (171) of the nozzle (17).
7- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6 prise en combinaison avec la revendication 3, dans laquelle au moins deux antennes microondes (9) sont agencées circonférentiellement au volume de la partie haute (171) de la tuyère (17). 7- production unit (100) according to any one of claims 4 to 6 taken in combination with claim 3, wherein at least two microwave antennas (9) are arranged circumferentially to the volume of the upper part (171) of the nozzle (17).
8- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 2, dans laquelle le guide de transmission micro-ondes (11) de la pluralité de guides de transmission micro-ondes (11) est configuré pour guider les micro-ondes depuis le générateur (7) de la pluralité de générateurs (7) de rayonnement micro-ondes vers au moins deux antennes micro-ondes (9) de la pluralité d’antennes micro-ondes (9). 8- production unit (100) according to any one of the preceding claims taken in combination with claim 2, wherein the microwave transmission guide (11) of the plurality of microwave transmission guides (11) is configured to guide microwaves from the generator (7) of the plurality of microwave radiation generators (7) to at least two microwave antennas (9) of the plurality of microwave antennas (9).
9- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 3, dans laquelle le réacteur (5) de plasmalyse comprend un dispositif d’injection de gaz (3) comportant au moins une buse (43) configurée pour canaliser un flux d’hydrocarbure provenant du dispositif d’alimentation (1), la buse (43) étant agencée dans un volume en partie haute de la tuyère (17) de manière à former un vortex du flux d’hydrocarbure dans la partie haute (171) de la tuyère (17). 9- production unit (100) according to any one of the preceding claims taken in combination with claim 3, wherein the plasmalysis reactor (5) comprises a gas injection device (3) comprising at least one nozzle ( 43) configured to channel a flow of hydrocarbon coming from the supply device (1), the nozzle (43) being arranged in a volume in the upper part of the nozzle (17) so as to form a vortex of the flow of hydrocarbon in the upper part (171) of the nozzle (17).
10- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes prises en combinaison avec la revendication 7, dans laquelle le réacteur (17) de plasmalyse (5) comprend un dispositif d’injection de gaz (3) comportant au moins une buse (43) configurée pour canaliser un flux d’hydrocarbure provenant du dispositif d’alimentation (1), la buse (43) étant agencée sur la paroi (172) qui ferme la partie haute (171) de la tuyère (17). 10- production unit (100) according to any one of the preceding claims taken in combination with claim 7, wherein the plasmalysis reactor (17) (5) comprises a gas injection device (3) comprising at least a nozzle (43) configured to channel a flow of hydrocarbon coming from the supply device (1), the nozzle (43) being arranged on the wall (172) which closes the upper part (171) of the nozzle (17) .
11- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, dans laquelle le dispositif d’injection de gaz (3) comprend une pluralité de buses (43), chaque buse (43) étant disposée à proximité d’une antenne micro-ondes (9). 12- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec le revendication 3, dans laquelle la partie haute (171) de la tuyère (17) présente une section plus grande qu’une section d’une partie basse (173) de la tuyère (17), les sections étant vues en projection sur un plan perpendiculaire à l’axe vertical (E) de la tuyère (17). 11- production unit (100) according to any one of claims 9 to 10, wherein the gas injection device (3) comprises a plurality of nozzles (43), each nozzle (43) being disposed close to a microwave antenna (9). 12- production unit (100) according to any one of the preceding claims taken in combination with claim 3, wherein the upper part (171) of the nozzle (17) has a section larger than a section of a lower part (173) of the nozzle (17), the sections being seen in projection on a plane perpendicular to the vertical axis (E) of the nozzle (17).
13- Unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’hydrocarbure est choisi parmi le méthane, le propane, le 2- méthyl propane, le n-butane, le gaz naturel et au moins un de leurs mélanges. 13- Production unit (100) according to any one of the preceding claims, in which the hydrocarbon is chosen from methane, propane, 2-methyl propane, n-butane, natural gas and at least one of their mixtures.
14- Procédé de fonctionnement d’une unité de production (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, au cours duquel les plasmas (16) sont créés par des micro-ondes émises par la pluralité d’antennes micro-ondes (9) et une injection de l’hydrocarbure dans la tuyère (17). 14- Method of operating a production unit (100) according to any one of the preceding claims, during which the plasmas (16) are created by microwaves emitted by the plurality of microwave antennas (9 ) and an injection of the hydrocarbon into the nozzle (17).
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