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Catalyse et Séparation

Dépollution automobile : de l'atome au pot catalytique

“Modélisation multi-échelle en catalyse environnementale : application au piège à NOx”

Thèse de Nikola Rankovic

Nikola Rankovic

L'impact sanitaire et environnemental des oxydes d'azotes (NOx), produits principalement lors de la combustion, amène les constructeurs automobiles à équiper les véhicules de pots catalytiques. La catalyse trois voies n'étant pas efficace pour les moteurs fonctionnant en milieu oxydant, le piège à NOx est alors une technologie prometteuse pour atteindre les seuils d’émissions de la future réglementation.

Cependant, la complexité des mécanismes mis en jeu dans cet organe et la compréhension incomplète de son fonctionnement font de sa conception et de son contrôle des problèmes extrêmement ardus.

IFPEN a développé une méthodologie novatrice consistant à transposer l'information chimique obtenue à l'échelle atomique, par des calculs quantiques, dans un simulateur industriel global servant à la conception d'organes de post-traitement.

Le modèle obtenu prend en compte le couplage entre les processus de transfert de matière et la cinétique chimique mise en jeu lors des phases de stockage et de réduction des NOx en présence d'effluents complexes.

Les prévisions par le modèle de la réorganisation cristalline de la surface du matériau, sous l'effet des adsorbats, sont en bon accord qualitatif avec les mesures spectroscopiques réalisées sur un piège à NOx commercial. La méthodologie de globalisation de l'information chimique, sans équivalent au monde, est prometteuse pour l'optimisation de catalyseurs industriels et pour la maîtrise du comportement d'un piège à NOx.

La meilleure description de l'empoisonnement des catalyseurs pourrait aussi permettre la réduction des quantités de métaux précieux dans les organes de post-traitement.

Contacts scientifiques :

Céline Chizallet

Céline Chizallet
Direction Catalyse et Séparation
celine.chizallet@ifpen.fr

André Nicolle

André Nicolle
Direction Techniques d'Applications Énergétiques
andre.nicolle@ifpen.fr

Publications

  • N. Rankovic, C. Chizallet, A. Nicolle, P. Da Costa, A Molecular Approach for Unraveling Surface Phase Transitions: Sulfation of BaO as a Model NOx Trap. Chemistry – A European Journal, 2012, 18(34), 10511- 10514.
    >> DOI: 10.1002/chem.201103950
  • N. Rankovic, A. Nicolle, D. Berthout, P. Da Costa, Multi-Scale Modeling Study of Barium Nitrate Reduction in NOx Traps. Topics in Catalysis, 2013, 56(1-8), 140-144.
    >> DOI: 10.1007/s11244-013-9943-2
  • N. Rankovic, C. Chizallet, A. Nicolle, P. Da Costa, Multiscale Modeling of Barium Sulfate Formation from BaO. Ind. Eng. Chem. Res., 2013, 52 (26), pp  9086–9098.
    >> DOI:  10.1021/ie401687d

 

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