MP4HyP — Nouveau réacteur plasma micro-structuré pour la génération d'hydrogène bas carbone à partir de méthane ou d'ammoniaque

La transition énergétique et l’essor de l’économie de l’hydrogène va demander des méthodes de production d’hydrogène bas carbone toujours plus efficaces et compactes. Parmi ces celles-ci, on peut citer la production d’hydrogène par décomposition du méthane ou de l’ammoniaque. Cependant, les procédés thermiques ou thermo-catalytiques classiques souffrent de limitation qui entravent leur généralisation. L’objectif de ce projet est d’évaluer les performances d’un nouveau type de réacteur plasma (brevet déposé) pour ces deux réactions de décomposition. Ce réacteur utilise des décharges pulsées générées dans des capillaires, permettant un contrôle précis de l’énergie déposée une bonne « scalabilité ». Le dispositif permet un dépôt d’énergie rapide et homogène, suivi d’une thermalisation rapide due aux temps de diffusion faibles de ce type de réacteur capillaire. Ces propriétés permettent une opération du réacteur en régime pseudo-transitoire, en déséquilibre chimique, afin d’augmenter l’efficacité. Ce procédé d’intensification est appelé activation pulsée. A partir de résultats prometteurs obtenus sur la décomposition du CO2 et du méthane, le projet MP4HyP vise à démontrer que ce réacteur peut décomposer efficacement le méthane et l’ammoniaque en utilisant cette activation pulsée par plasma. Pour cela, des expériences en mélange réactifs seront menés pour identifier la configuration régime d’opération du réacteur le plus efficace pour maximiser le taux de production et l’efficacité. La dynamique de la décharge dans le capillaire sera ensuite caractérisée par des diagnostics optiques et électriques afin de mesurer ses propriétés (extension, densité électronique au cours du temps, température du gaz). Enfin des modèles cinétiques, thermiques et du plasma (dérive diffusion) seront employés afin d’identifier les processus physico-chimiques clés pour optimiser la conversion et faciliter la montée en échelle.