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Les plasmas, pour l'épuration des gaz rares |
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Épuration des gaz rares au moyen de décharges électriques de haute fréquence |
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L’utilisation industrielle du krypton et du xénon est en croissance, aussi bien dans le domaine de la haute technologie (moteur ionique, anesthésie, écrans à plasma) que dans certaines applications courantes (éclairage, vitrage isolant); le développement de ces débouchés dépend, pour certains d’entre eux, de la disponibilité de ces gaz avec une pureté élevée. Le mélange krypton/xénon est un sous-produit de la séparation cryogénique des gaz de l’air. Dans ce mélange se concentrent certains composés gazeux présents à l’état de traces dans l’atmosphère, notamment du CF4 et certains hydrocarbures, en particulier le méthane (CH4). Ces impuretés sont indésirables pour certaines applications, où le niveau de concentration résiduel requis est inférieur au ppm pour plusieurs d’entre elles. Pour purifier le krypton et le xénon, plusieurs voies sont envisageables. Le centre de recherche Claude-Delorme (CRCD) d’Air Liquide en collaboration avec le groupe de physique des plasmas de l’Université de Montréal ont mis au point une méthode, récemment brevetée, susceptibles d’être incorporée dans un outil optimisé de production du krypton et du xénon de haute pureté. |
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Cette nouvelle technique fait appel aux décharges électriques en champ électromagnétique de haute fréquence (HF) qui cassent les molécules, dont nous voulons épurer ces gaz rares, en les transformant en des produits finaux qui peuvent être ensuite facilement retirés du flux gazeux par d’autres méthodes mises en œuvre dans la chaîne de production. Cette toute nouvelle méthode d’épuration des gaz rares montre ainsi une application innovante des plasmas de haute fréquence dans le traitement des gaz de l’air. Elle fait appel, entre autre, aux propriétés avantageuses des plasmas hors équilibre thermodynamique (ETL) et aussi des plasmas entretenus par une onde de surface. En effet, dans les plasmas hors ETL, à la différence des plasmas thermiques, il suffit de " chauffer " les électrons pour réaliser la chimie recherchée; de plus, la variation des conditions opératoires, parce qu’elle permet d’agir notamment sur les différentes températures des espèces présentes, nous donne la possibilité de favoriser un chemin cinétique déterminé, donc d’optimiser le procédé. |
Michel Moisan et Jean-Christophe Rostaing (Air Liquide) devant le prototype expérimental |
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Nous avons aussi pu vérifier que le procédé est tout aussi efficace dans le cas de d’autres molécules perfluorées que CF4, comme le C2F6 et le SF6. Enfin, le module plasma que nous avons mis au point pour l’épuration des gaz rares en perfluorés et hydrocarbures est un dispositif compact, fiable, économe en énergie, de mise en œuvre simple et sécuritaire. À cet égard, l’absence de pompe à vide dans ce dispositif plasma est un point fort du procédé. Les recherches se poursuivent... |
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