Modelisation et simulation de la production sonochimique de l’hydrogene

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 (201100 kHz), l’intensité acoustique (0,51 W cm-2 ), le type de gaz saturant le liquide (O2 et Ar) et la température du liquide (2050 °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.