Configuration de matériau d’électrodes en vue d’une production d’ozone par une décharge électrique couronne

Abstract

Dans une configuration d’électrodes où l’une est courbée et l’autre est moins courbée, l’application d’une haute tension, dans un gaz, sur l’électrode stressée génère une décharge électriquecouronne ; l’autre électrode étant mise à la terre. Dès lors, des ions crées, par impact électronique sur les particules neutres, circulent entre les électrodes où ils percutent d’autres molécules du gaz auxquelles ils leur transmettent une partie de leur quantité de mouvement, provoquant ainsi un mouvement global du gaz appelé ‘vent ionique’ ou ‘vent électrique’, ou même écoulement électro hydrodynamique (EHD). Quand le gaz est l’air, il se produit une répartition spatiale de plusieurs particules neutres dont l’ozone (O3). Outre les diverses applications du vent ionique en général, l’ozone est utilisé, entre autres, dans le traitement d’eau et le mûrissement des fruits. Ce travail de simulation porte, essentiellement, sur la production et la répartition spatiale de l’O3 dans une configuration géométrique d’électrodes ‘fil-grille’, pendant un régime stationnaire lors d’une décharge couronne positive. L’ozone produit près du fil est transmis loin de ce fil, même en son amont, et sa répartition devient homogène grâce à la présence des tourbillons. La modélisation du vent ionique a porté, essentiellement, sur la résolution du système des équations d’écoulement de Navier-Stokes, dans lesquelles on injecte une expression analytique de la force EHD, déjà établi par notre équipe de recherche. Ensuite, un couplage approprié de modèles est utilisé pour déterminer la production de l’O3. Parmi les résultats, il est remarquable que l’écart concernant l’augmentation de la production d’O3, quand le rayon du fil augmente, subirait une variation linéaire en fonction de l’écart correspondant entre les rayons du fil ; et que la distance entre l’entrée du canal et le fil semblerait n’avoir pas d’influence sur la fonction ‘production d’O3-courant électrique’