Modélisation par la théorie du potentiel des processus d’adsorption dans les matériaux microporeux

Ege Dunbar a soutenu sa thèse en sciences de l’énergie et des matériaux

Le blogue d’information En Tête présente le résumé de la thèse de doctorat de Ege Dunbar, en sciences de l’énergie et des matériaux, intitulée «Modélisation par la théorie du potentiel des processus d’adsorption dans les matériaux microporeux.»

Ege Dunbar. (Photo Flageol)

La purification et la séparation de mélanges gazeux par physisorption sont des applications établies des adsorbants microporeux. Le stockage de gaz purs ou avec impuretés (hydrogène industriel, gaz naturel), quant à lui, en est une application émergente, suscitant un intérêt grandissant.

Afin de concevoir et d’optimiser des unités de recouvrement par adsorption, des isothermes expérimentales de gaz purs et de mélanges gazeux sont nécessaires. Alors que les premières sont facilement accessibles dans la littérature, les dernières sont plus difficiles à obtenir, essentiellement dû à la complexité des systèmes de mesure associés aux mélanges. L’objectif du projet de doctorat était donc de développer ou d’adapter un modèle théorique capable de prédire les isothermes d’adsorption expérimentales de mélanges gazeux pouvant contenir de l’H₂, du CH₄, du N₂ et du CO₂, uniquement à partir des données expérimentales de chacun des gaz purs.

Ainsi, nous avons adapté un modèle théorique prometteur, la théorie du potentiel ou MPTA, à nos besoins spécifiques en modifiant son potentiel énergétique. Ceci nous a permis de représenter avec précision l’adsorption de l’hydrogène sur du charbon activé AX-21 sur un intervalle de températures de 60 à 298 K en plus de nous permettre de calculer les profils des propriétés thermodynamiques dans la phase adsorbée de l’hydrogène. Nous avons ensuite comparé la performance du modèle adapté à celle des modèles Unilan et DA modifié pour décrire l’adsorption de l’hydrogène sur des MOFs.

Finalement, la capacité du modèle à prédire l’adsorption de mélanges binaires et ternaires sur deux charbons activés et deux MOFs a été testée et confirmée. Malgré quelques limitations, surtout en lien avec le dioxyde de carbone sous-critique, le modèle résultant de ce projet répond largement aux besoins initiaux pour lesquels il a été conçu.

Pascal Tessier, Air Liquide, Renju Zacharia, UQTR, Pierre Bénard, UQTR, Michel Latroche, Institut de chimie et des matériaux, Paris-Est, Ege dunbar, Jacques Goyette, UQTR et Richard Chahine, UQTR. (Photo Flageol)

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Thèse de doctorat en psychologie soutenue le 17 avril 2014

M. Pierre Bénard, Ph.D., codirecteur de recherche

Professeur
Université du Québec à Trois-Rivières

M. Jacques Goyette, Ph. D., président du jury

Professeur
Université du Québec à Trois-Rivières

M. Renju Zacharia, Ph. D., évaluateur

Professeur
Université du Québec à Trois-Rivières

M. Michel Latroche, évaluateur externe

Institut de chimie et des matériaux, Paris-Est

M. Pierre Tessier, évaluateur externe

Air liquide research and development, Delaware