Abstract:
Ce travail de mémoire porte la modélisation et la simulation de la production de
l’hydrogène lors de la Sonolyse de l’eau. Un modèle de sonochimie à bulle unique a été
utilisé pour expliquer le mécanisme de la formation de l’hydrogène par ultrasons. Le modèle
combine la dynamique d’oscillation d’une bulle de cavitation acoustique avec une cinétique
chimique consistant en une série de 25 réactions chimiques réversibles se produisant dans la
bulle au moment de son implosion. L’influence de plusieurs paramètres opératoires tels que
la fréquence des ultrasons (201100 kHz), l’intensité acoustique (0,51 W cm-2
), le type de
gaz saturant le liquide (O2 et Ar) et la température du liquide (2050 °C) sur la vitesse de
production de l’hydrogène a été également étudiée. Les résultats des simulations supportent
l’expérimentation et prouvent la formation de H2 lors de la sonolyse de l’eau. Il a été observé
que l’hydrogène est le produit réactionnel le plus abondant dans la bulle lors de l’implosion.
Il se forme principalement à partir de la recombinaison des radicaux H
et OH. La vitesse de
production de l’hydrogène augmente avec l’augmentation de l’intensité acoustique et
diminue lorsque la fréquence augmente. Une température optimale du liquide (~30 °C) a été
observée pour une production maximale de l’hydrogène. La saturation de l’eau par l’argon
lors de la sonolyse présente une efficacité de production plus importante que la saturation
par l’oxygène, particulièrement pour des fréquences supérieures à 140 kHz.