La réduction catalytique sélective des NOx

Résumé du document

Les sources émettrices de polluants dans l'atmosphère concernent tous les secteurs relatifs aux activités humaines (domestique, industrie, agriculture, transports, etc.) ainsi que la nature. Les oxydes d'azote sont communément définis comme NOx qui est en fait un mélange de NO et de NO2. Les principaux émetteurs sont les grandes installations de combustion et surtout les véhicules automobiles.
Le présent rapport est une brève étude consacrée à la réduction des oxydes d'azotes en N2. Cette réduction peut s'effectuer de manière sélective sur différents catalyseurs. Un réducteur possible est NH3. Le problème est donc de trouver un catalyseur qui réduit efficacement les NOx et ce en présence de plusieurs poisons tels que l'eau, l'hydrogène ou encore les nombreux gaz présents en sortie d'échappement. La réduction doit être possible à des températures suffisamment basses pour être efficace le plus tôt possible et même au démarrage.

Extraits

[...] Elle vient de la réaction suivante qui se produit à très haute température uniquement. N2(g) + O2(g) = 2 NO(g) Cette réaction endothermique est à l'origine des problèmes d'émission des oxydes d'azote par les moteurs à combustion. En effet, des températures supérieures à 2000°C peuvent être atteintes très localement dans une flamme de combustion d'un hydrocarbure. Si de plus le mélange de gaz employé est pauvre en hydrocarbure et contient du N2, alors on produit du NO et d'autres oxydes d'azote. [...]

[...] Ces ions sont responsables de la sélectivité de la réduction des NOx. Lorsque le pourcentage d'argent est plus élevé (10 il se forme des agglomérats Agn qui favorise la non- sélectivité de la réduction et une production accrue de N2O gaz à effet de serre. Une quantité d'argent inférieur à permettrait donc une meilleure sélectivité de la réaction de réduction. L'argent permettrait également d'augmenter le taux de formation de composés inorganique NOx qui s'adsorbe à la surface du catalyseur par oxydation de NO comme par exemple des nitrates. [...]

[...] Le traitement du NO et du NO2 se déroule donc en continu avec un mélange pauvre permanent ce qui rend la gestion du contrôle moteur indépendante de ce système Les deux avantages majeurs de ce système sont l'insensibilité des deux réacteurs à l'empoisonnement par le souffre et l'efficacité du processus même à basse température (moins de là où les catalyseurs traditionnels restent inactifs. Les premiers tests de développement de ce concept montrent déjà une efficacité globale supérieure à 70%. Les pots catalytiques Les constructeurs automobiles sont contraints de mettre en place des techniques de plus en plus innovantes afin de diminuer les rejets en NOx. Les voitures récentes sont toutes équipées de pots catalytiques. [...]

[...] De même, la réaction est inhibée par une trop forte présence de NO. Dopage du catalyseur Plusieurs études ont montré que l'ajout d'une quantité infime de métaux noble, Rh . ) du système catalytique, avait un effet dopant sur le catalyseur. C'est-à-dire qu'ils abaissent considérablement la température de light-off (température pour laquelle la conversion est égale à la moitié de la conversion finale), ce qui est donc très intéressant pour les applications de la SCR des NOx dans les moteurs à combustion. [...]

[...] La combustion du carburant produit majoritairement du monoxyde d'azote NO. Dans les moteurs essences, la concentration en NO2 est négligeable, mais dans les moteurs diesel, on peut atteindre jusqu'à formés selon le mécanisme suivant: NO + HO2 = NO2 + OH NO2 + O = NO + O2 Par la suite, NO émis peut être oxydé en dioxyde d'azote NO2 dans l'environnement lors de son refroidissement. NO est directement oxydable par O2, de manière complète, à des températures inférieures à 150°C (Cf ci- après l'étude thermodynamique des NOx) NO(g) + O2(g) = 2 NO2(g) NO2 est susceptible de réagir ensuite avec des hydrocarbures non-brûlés (notamment l'éthylène et le butane) pour former un brouillard (le fameux smog, dont l'ozone O3 est un des principaux constituants) sous l'action des ultraviolets. [...]