Experimental and numerical investigation for the use of ammonia as hydrogen-carrying fuel for spark-ignition engines
La transformation substantielle des systèmes énergétiques est nécessaire pour atténuer la menace reconnue du changement climatique d origine anthropique. En conséquence, des solutions d adaptation sont à l étude, parmi lesquelles la conversion d excédents d électricité renouvelable intermittente en...
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| Hovedforfatter: | |
|---|---|
| Andre forfattere: | , , , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Sprog: | Anglais |
| Udgivet: |
2020.
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| Fag: | |
| Online adgang: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2020ORLE3092_va.pdf https://theses.fr/2020ORLE3092/abes https://theses.hal.science/tel-05661517 |
| Kommentar: |
Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Fabian Mauss (Président du jury) ; Roger Vounckx, Sebastian Verhelst, Pierre Brequigny (Membre(s) du jury) ; Dany Escudié, Jesper Schramm (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Etude expérimentale et numérique du potentiel de l'ammoniac comme carburant vecteur de l'hydrogène dans le cas des moteurs à allumage commandé |
| LEADER | 06544nam a22005537a 4500 | ||
|---|---|---|---|
| 001 | 1461521 | ||
| 008 | 260618s2020 xxe ||| |||| 00| 0 eng d | ||
| 009 | PPN297612050 | ||
| 041 | 0 | |a eng |b fre |b eng | |
| 084 | |a 620 | ||
| 084 | |a 530 | ||
| 084 | |a 540 | ||
| 100 | 1 | |a Lhuillier, Charles, |d 1993-...., |c Docteur en énergétique. | |
| 240 | 1 | 0 | |a Etude expérimentale et numérique du potentiel de l'ammoniac comme carburant vecteur de l'hydrogène dans le cas des moteurs à allumage commandé |
| 245 | 1 | 0 | |a Experimental and numerical investigation for the use of ammonia as hydrogen-carrying fuel for spark-ignition engines |c Charles Lhuillier ; sous la direction de Christine Mounaïm-Rousselle et de Francesco Contino. |
| 256 | |a Données textuelles | ||
| 260 | |c 2020. | ||
| 500 | |a Thèse soutenue en co-tutelle | ||
| 500 | |a Titre provenant de l'écran-titre | ||
| 500 | |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) | ||
| 500 | |a Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) | ||
| 500 | |a Autre(s) contribution(s) : Fabian Mauss (Président du jury) ; Roger Vounckx, Sebastian Verhelst, Pierre Brequigny (Membre(s) du jury) ; Dany Escudié, Jesper Schramm (Rapporteur(s)) | ||
| 502 | |a Thèse de doctorat. Energétique. Orléans. 2020 | ||
| 502 | |a Thèse de doctorat. Energétique. Vrije universiteit Brussel (1970-....). 2020 | ||
| 520 | |a La transformation substantielle des systèmes énergétiques est nécessaire pour atténuer la menace reconnue du changement climatique d origine anthropique. En conséquence, des solutions d adaptation sont à l étude, parmi lesquelles la conversion d excédents d électricité renouvelable intermittente en carburants gazeux ou liquides énergiquement denses via des procédés de Power-to-X. L ammoniac (NH3) est l un des carburants les plus prometteurs, ne contenant pas de carbone et bénéficiant de plus d un siècle d expertise industrielle et d une bonne densité énergétique. L ammoniac a donc été proposé pour alimenter divers dispositifs de combustion malgré sa faible propension à la combustion, illustrée par une faible vitesse de flamme et un allumage difficile. L objectif de cette thèse est d explorer le potentiel de l ammoniac comme carburant renouvelable dans le cas des moteurs à allumage commandé pour la génération de puissance ou la motorisation de moyens de transport. Dans ce but, des expériences sont menées dans différents dispositifs incluant une chambre de combustion sphérique pour l étude de flammes de prémélange laminaires et turbulentes en expansion, et dans un moteur à allumage commandé (SI) récent. Les résultats démontrent la viabilité de l ammoniac comme carburant pour les moteurs SI, bien que les performances soient légèrement inférieures à celles obtenues en carburant conventionnel dans les mêmes conditions, et que de forts taux d oxides d azote et d ammoniac imbrûlé soient mesurés à l échappement. L ajout d un combustion promoteur tel que l hydrogène ou le méthane permet d améliorer les performances moteur et leur effet est étudié au moyen des expériences de flamme. Une méthodologie est enfin proposée pour évaluer le potentiel de la combustion de l ammoniac dans des systèmes énergétiques basés sur une forte production d énergie renouvelable intermittente. | ||
| 520 | |a Substantial transformation of the energy systems is necessary to alleviate the well-identified threat of anthropogenic climate change. Thus, adaptation solutions are investigated, among which the conversion of intermittent renewable electricity in energy-dense gaseous or liquid fuels via Power-to-X processes. Ammonia (NH3) is one of the leading candidates, as it benefits from a non-carbon nature, a century-long industrial production, storage and transport practice and a relatively high energy density. Ammonia has been proposed as a fuel for practical combustion systems, in spite of its unfavorable combustion properties, such as low flame speed and difficult ignition. This thesis aims at exploring the potential of ammonia as a renewable fuel in spark-ignition (SI) engines for power generation or mobility purposes.In that purpose, experiments are conducted in different set-ups including a spherical constant-volume chamber for the study of premixed laminar and turbulent expanding flames, and a recent single-cylinder SI engine. The results demonstrate the viability of ammonia as a SI engine fuel, even though the performances are slightly depleted compared to conventional fuel operation under the same conditions, and high nitrogen oxides and unburnt ammonia exhaust emissions are measured. The addition of a combustion promoter such as hydrogen or methane allows to improve the engine performance and their effect is studied by means of the flame experiments. A methodology is finally proposed to evaluate the potential of ammonia combustion for energetic systems based on a high share of intermittent renewable energy production. | ||
| 538 | |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF | ||
| 650 | |a Moteurs à explosion |x Combustion | ||
| 650 | |a Hydrogène (combustible) | ||
| 650 | |a Moteurs à combustion interne | ||
| 650 | |a Ammoniac |x Propriétés physico-chimiques | ||
| 650 | |a Énergies renouvelables |x Recherche | ||
| 650 | |a Flamme |x Vitesse de diffusion | ||
| 650 | |a Chambres de combustion | ||
| 650 | |a Thèses et écrits académiques | ||
| 700 | 1 | |a Mounaïm-Rousselle, Christine, |d 19..-...., |c énergéticienne. |4 ths | |
| 700 | 1 | |a Contino, Francesco, |d 19..- |4 ths | |
| 700 | 1 | |a Mauss, Fabian. | |
| 700 | 1 | |a Escudié, Dany, |d 19..-...., |c chercheur en énergétique. | |
| 700 | 1 | |a Schramm, Jesper, |d 199.- | |
| 700 | 1 | |a Vounckx, Roger, |d 199.- |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Verhelst, Sebastian, |d 19..- |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Brequigny, Pierre, |d 19..- |4 opn | |
| 710 | 2 | |a Université d'Orléans. |4 dgg | |
| 856 | 4 | |q PDF |s 12444591 |u https://theses.fr/2020ORLE3092/document |z Accès au texte intégral | |
| 856 | 4 | |u https://theses.univ-orleans.fr/public/2020ORLE3092_va.pdf | |
| 856 | 4 | |u https://theses.fr/2020ORLE3092/abes | |
| 856 | 4 | |u https://theses.hal.science/tel-05661517 | |
| 997 | |0 1461521 |1 Thèse numérique |a Ressource numérique |b INSA |b ENSA |c 0/Bibliothèque numérique/ |c 1/Bibliothèque numérique/Autre ressource numérique/ | ||