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Etude structurale d’une suie de moteur d’avion par diffusion élastique de neutrons. Interaction eau/suie et implications atmosphériques

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Academic year: 2021

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(1)

HAL Id: hal-03228535

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03228535

Submitted on 18 May 2021

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Etude structurale d’une suie de moteur d’avion par diffusion élastique de neutrons. Interaction eau/suie et

implications atmosphériques

Victoria Tishkova, Benjamin Demirdjian, Daniel Ferry

To cite this version:

Victoria Tishkova, Benjamin Demirdjian, Daniel Ferry. Etude structurale d’une suie de moteur d’avion par diffusion élastique de neutrons. Interaction eau/suie et implications atmosphériques. Journées scientifiques du Groupe Français d’Etude des Carbones (GFEC), Mar 2010, Gréoux-les-Bains, France.

�hal-03228535�

(2)

Lee et al. 2009

T

inlet

(K) T

outlet

(K) Air / fuel ratio Pressure

(atm) Fuel

300 1250-1450 4 - 4.5 3 - 5 Aviation kerosene TC1 Sulfur=0.11 wt%

Ash=0.003 wt%

D30-KU D30-KU Fuel TC1

Air, 300 K

Soot probe, 1600 K

12 cm

15-20 cm

produite par la combustion du même kérosène dans une lampe à huile Treatment thermiqhue

(3000°C sous flux d’azote )

CINaM - Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille

Etude structurale d

Etude structurale d’ ’une suie de moteur d une suie de moteur d’ ’avion par diffusion avion par diffusion é élastique de neutrons. Interaction lastique de neutrons. Interaction eau/suie et implications atmosph

eau/suie et implications atmosphé ériques riques

V.Tishkova 1,2,* , B. Demirdjian 1 , D.Ferry 1

1 CINaM/UPR CNRS 3118 Université Aix-Marseille, Campus de Luminy 13009 Marseille

2 CEMES/CNRS 29, rue Jeanne Marvig, BP 94347, 31055 Toulouse

* e-mail: victoria.tishkova@cemes.fr

Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales

Ce travail se focalise sur la détermination des propriétés d’une suie produite par combustion de kérosène dans une chambre de combustion de moteur d’avion. Les caractéristiques de cette suie sont comparées à celles d’autres suies de laboratoire

100 nm

4 . 1

260

nm D

4 . 1

180

nm D

2 . 1

55

nm D

C ≈ 99.6 wt%, O ≈ 0.4 wt%

002 10 11

Mainly Carbon

002 100004110112

C ≈ 95.0 wt%, O ≈ 5.0 wt%

002 10 11

С ≈ 96.6 wt%, O ≈ 3.1 wt%

S ≈ 0.3 wt%

С ≈ 96.6 wt%, O ≈ 3.1 wt%

S ≈ 0.3 wt%

20 nm

100 nm

4 . 1

48 

nmD

FeO

C=61.2 wt% O=6.1 wt%

Fe=32 wt% S=0.7 wt%

C=61.2 wt% O=6.1 wt%

Fe=32 wt% S=0.7 wt%

C=68.95 wt%, O=20.87 wt%, S=2.5 wt%

C=68.95 wt%, O=20.87 wt%, S=2.5 wt%

Impuretés

Impuretés

1 2 3 4

Suie d'avion

004 10

002

SL ST STG

In te n sit y, a .u .

Q, Å

-1

100 004

(101) Al 002

DN, d

hkl,

Ǻ SAED, d

hkl

, Ǻ Number of planes (n), Size of the

microcrystallites Suie

Thermique

n=6

Suie Thermique Graphitée

n=55

Suie de laboratoire TC1

n=5

Suie d’avion

n=3

10 . 0 07 .

10

 2 

d

15 . 0 52 .

002

 3 

d

07 . 0 78 .

004

 1 

d

19 . 0 54 .

002

 3  d

09 . 0 09 .

10

 2 

d

07 . 0 22 .

11

 1  d

15 . 0 34 .

002

 3 

d

12 . 0 71 .

004

 1 

d

110

 1 . 22  0 . 09 d

112

 1 . 14  0 . 09 d

13 . 0 05 .

100

 2  d

21 . 0 60 .

002

 3 

d

11 . 0 07 .

10

 2 

d

06 . 0 23 .

11

 1  d 12 . 0 38 .

002

 3 

d

09 . 0 12 .

100

 2 

d

07 . 0 02 .

101

 2 

d

05 . 0 69 .

004

 1 

d

19 . 0 58 .

002

 3 

d

09 . 0 05 .

10

 2 

d

06 . 0 77 .

11

 1 

d

 19 2 L

a

 182 15 L

c

 13 2 L

c

 13 2 L

a

 21 3 L

c

 3 . 58 0 . 20 d

002

 2 . 07 0 . 10

d

10 

 21 2 L

c

 3 . 50 0 . 18 d

002

 2 . 07 0 . 11 d

10

 1 . 19 0 . 07 d

11

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0 50 100 150 200

Suie d'avion

SL

1 MC

TC1

ST

STG N( H

2

O) /n m

2

P/Ps

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5 6 7 8

8 ML

Q

Intensity, a.u.

280 K 255 K 235 K 215 K 180 K 280 K 255 K

Isotherme d’adsorption d’eau (température ambiante)

Spectres de diffraction de neutrons: formation de la glace sur la suie d’avion

Les quantités d’eau adsorbée sur la suie d’avion sont bien plus importantes que sur les suies de laboratoire

Fraction soluble dans l’eau:

Suie de laboratiore TC1: ≈ 0.9wt % Suie d’avion ≈ 13.5 wt%

Conclusions:

La suie d’avion contient deux fractions : une fraction principale présentant une microstructure similaire à celle de la suie de laboratoireTC1 et une fraction d’impuretés (principalement du fer et du souffre)

Du à des mécanismes d’adsorption très différents la suie émise par l’avion et les suies de laboratoire se comportent très différemment : les suies hydrophobes (suie de laboratiore TC1, suie thermique et suie thermique graphitisée) adsorbent l’eau uniquement sur les sites actifs de surface alors que les particules émises par les avions interagissent avec l’eau au travers d’une dissolution de leur couche organique/soluble de surface.

Nous pouvons ainsi supposer que ces particules agissent comme des noyaux actifs dans la condensation des nuages dans l’atmosphère.

Les particule de suie d’avion peuvent

servir comme des noyaux actifs dans la

formation de « contrails »

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