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    L'étude du sillage des ondes de choc réfléchies révèle la cascade de réactions chimiques impliquées dans la combustion

    Crédit :CC0 Domaine public

    Le chaud, parfois à haute pression, Pourtant, les conditions douces derrière les ondes de choc réfléchies sont l'environnement idéal pour étudier les complexités chimiques de la combustion.

    Aamir Farooq, du Centre de recherche sur la combustion propre de KAUST, et son équipe, ont utilisé un tube à choc couplé à des diagnostics laser pour étudier la cascade rapide de réactions chimiques déclenchées lors de la combustion du carburant. Ces données peuvent aider à la conception de nettoyeur, des moteurs et des carburants plus efficaces que ceux actuellement disponibles. Les connaissances acquises pourraient également être utilisées pour étudier les réactions dans l'air qui génèrent ou éliminent des polluants, ou encore pour étudier les conditions atmosphériques de planètes lointaines.

    "Les tubes à chocs sont des réacteurs chimiques idéaux, en raison des conditions de dimension zéro presque homogènes derrière les ondes de choc réfléchies, " dit Farooq. L'équipe fait briller des lasers à travers le tube à choc pour surveiller la chimie en cours. " Les diagnostics laser nous permettent de faire des mesures in situ des espèces chimiques consommées et formées au cours d'une réaction chimique, " Farooq ajoute. " Nous pouvons suivre les radicaux libres hautement réactifs, qui jouent un rôle clé dans la cinétique de combustion.

    Deux articles récents illustrent l'étendue des informations qui peuvent être acquises. Farooq et son équipe ont étudié la chimie de combustion des cétones cycliques, qui peuvent être fabriqués à partir de déchets végétaux et ont un excellent comportement à la combustion1. « Les cétones cycliques dérivées de la biomasse suscitent l'intérêt en raison de leur bonne propriété antidétonante et de leur efficacité à réduire les émissions nocives, " dit Dapeng Liu, un doctorat étudiant dans l'équipe de Farooq. Les réactions avec les radicaux hydroxyles sont l'une des réactions les plus importantes initiant la combustion des cétones cycliques, mais ceux-ci n'avaient jamais été mesurés expérimentalement auparavant à des températures élevées.

    "Par rapport à nos mesures, les chercheurs avaient surestimé la réactivité des réactions cycliques des cétones et des hydroxyles à haute température, mais ils l'avaient sous-estimé pour les conditions de température ambiante, " dit Liu. Ces nouvelles données permettront d'améliorer les modèles utilisés pour concevoir des carburants incorporant des cétones cycliques.

    L'équipe a également étudié les réactions hydroxyles avec les dioléfines, molécules communes comportant deux doubles liaisons carbone-carbone2. Cette interaction est importante pour la combustion du carburant, mais aussi pour la chimie atmosphérique. "Isoprène, une dioléfine bien connue, est produit par les animaux et les plantes et peut être trouvé en forte concentration dans les zones forestières, " dit Fethi Khaled, qui a récemment terminé son doctorat. avec Farooq.

    "Nos travaux ont montré la riche chimie des radicaux hydroxyles et des dioléfines, " dit Khaled. L'équipe a révélé un changement clair des voies de réaction, où les radicaux hydroxyles s'ajoutent aux dioléfines dans des conditions atmosphériques à des voies où les radicaux hydroxyles arrachent les atomes d'hydrogène des dioléfines à mesure que les températures augmentent jusqu'aux conditions de combustion.

    Les résultats s'ajoutent à la base de données croissante des coefficients de vitesse de réaction que l'équipe a fournis, largement utilisé par les modélisateurs et théoriciens de la cinétique chimique pour valider leurs calculs, dit Farooq.

    "Dans le futur, nous allons nous concentrer sur les réactions radicales plus radicales, qui sont beaucoup plus difficiles à étudier mais jouent un rôle essentiel dans de nombreux environnements chimiques, " dit-il. " Nous concevons de nouveaux diagnostics laser pour détecter un large éventail de molécules afin que nous puissions brosser un tableau complet des réactions chimiques complexes, " Farooq ajoute. " Enfin, nous étendons nos méthodologies pour étudier les réactions pertinentes à la chimie atmosphérique et aux planètes interstellaires."


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