Phénomènes physiques et chimiques à la base du décalaminage par gaz hydrogène-oxygène (HHO)
Contexte
Le décalaminage par HHO est le processus d’élimination des dépôts de carbone des internes du moteur à combustion et du conduit d’échappement – DPF, vanne EGR, catalyseur, etc. – en ajoutant un mélange d’hydrogène et d’oxygène gazeux (gaz HHO) dans le collecteur d’admission d’air du moteur.
L’objectif du décalaminage par HHO est de réduire l’impact négatif de la formation de dépôts de carbone dans le moteur, afin de réduire les émissions d’échappement nocives, de réduire les coûts de maintenance et d’améliorer l’efficacité énergétique du moteur.
Processus de décalaminage
La base du décalaminage par le gaz HHO, un tel traitement étant principalement appliqué aux moteurs diesel, est la réaction chimique entre le Carbone et l’Hydrogène et l’Oxygène, à pression et température élevées, facilitée par la présence de traces de Nickel et de Cobalt, retrouvées dans le composants du bloc moteur, en tant que catalyseurs.
Une citation de R. F. Baddour et J. M. Iwasyk:
Réactions du carbone avec l’hydrogène et l’oxygène
Les réactions chimiques entre le Carbone (C) sous forme solide, et l’Hydrogène (H2) et l’Oxygène (O2) sous formes gazeuses actives, sont :
** C + 2H2 → CH4 **
** C + O2 → CO2 (for Carbon valency +4) **
** 2C + O2 → 2CO (for Carbon valency +2) **
Simultanément, en présence de CO2 et de CO, la réaction de Sabatier a lieu :
** CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O **
** CO + 3H2 → CH4 + H2O **
Une citation de Stefan Rönsch et Jens Schneider:
Enfin, le méthane résultant est brûlé avec le carburant, et le CO2 résultant et la vapeur d’eau sont mélangés aux gaz d’échappement du moteur à combustion :
** CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O **
Efficacité
L’efficacité du processus de dépollution du charbon peut être vérifiée en mesurant deux types de paramètres :
- Paramètres à court terme – mesurés immédiatement après la procédure ;
- Paramètres à long terme – mesurés pendant des semaines ou des mois après la procédure ;
Quelques paramètres à court terme, liés au niveau d’efficacité du procédé de décalaminage HHO :
- Opacité des gaz d’échappement ‘Avant’ et ‘Après’ le processus, mesurée par un opacimètre standard, en unités de 1/m ;
- Contre-pression FAP ‘Avant’ et ‘Après’ le décalaminage, mesurée via un outil de diagnostic OBD-II, en unités Mpa ;
- Débit d’air à travers le FAP ‘Avant’ et ‘Après’ le processus, mesuré via un outil de diagnostic OBD-II, en unités g/sec ;
- Accumulation de suie dans le FAP ‘Avant’ et ‘Après’ le processus, mesurée via un outil de diagnostic OBD-II, en grammes ;
- Inspection visuelle des composants du moteur et de l’échappement ‘Avant’ et ‘Après’ le processus ;
Certains des paramètres à long terme, liés au niveau d’efficacité du processus de décalaminage par HHO :
- Réduction de la consommation de carburant, mesurée sur la même période ‘Avant’ et ‘Après’ le décalaminage par HHO ;
- Coût de maintenance réduit, lié à un nombre réduit de problèmes avec le FAP, la vanne EGR, etc.
Lectures complémentaires
« The reaction of Carbon with Hydrogen at High Pressure. » JD Blackwood.
https://doi.org/10.1071/CH9590014
« The reaction between carbon and the products of hydrogen, oxygen and water microwave discharges. » F.J Vastola, P.L Walker Jr., J.P Wightman.
https://doi.org/10.1016/0008-6223(63)90004-6
« Reaction of Hydrogen Atoms with Solid Carbon. » G. M. HARRIS, A. W. TICKNER.
https://doi.org/10.1038/160871a0
Sabatier reaction
https://en.wikipedia.org/wiki/Sabatier_reaction
« Review on methanation – From fundamentals to current projects. » Stefan Rönsch, Jens Schneider, et al.