Carburant « innovant »

[alopex]

Bonjour,
J’ai hésité entre ce forum et celui de technologie mais on est quand même plus proche de la chimie il me semble. J’aurais voulu avoir votre avis sur un mélange carburant pour moteurs thermiques type automobiles constitué d’acétylène dissous à 6% en masse dans de l’ammoniac anhydre le tout conservé à l’état liquide en bouteille pressurisée.

Cette possibilité est évoquée dans le rapport suivant :
D.S.Gray, C.J.Domke, G.H.Meguerian et R.L.Mieville, «Research program on additives for use in ammonia fuel for internal combustion engines,» CAE (Continental Aviation and Engineering) Report n° 1054, 05/1967.

J’ai trouvé pour la solubilité de C2H2 dans NH3 une valeur de 2,29 mol/kg/bar soit sensiblement les 6% susmentionnés. Le pci du mélange serait de 6,3 kWh/kg ou 4,6 kWh/l (gasole 10 kWh/l). A priori les essais réalisés sur moteur banc CFR ont été concluants. Un rapide calcul me permet d’estimer que ce carburant permettrait de rejeter seulement 15 gCO2/km pour une consommation équivalent de 5 l/100 de gasole. Ca me parait intéressant comme piste qu’en pensez-vous ? Merci d’avance.
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[alopex]

Hello,
Juste une précision: mon argument des faibles émissions de CO2 peut sembler fallacieux dans la mesure ou l'ammoniac
est essentiellement produit à partir d'hydrogène issu du reformage du gaz naturel. Cependant, ce pourrait ne plus être le
cas si l'hydrogène était produit à partir de sources renouvelables et nucléaires.

[moco]

C'est un résultat intéressant, mais pas vraiment susceptible de dépasser le cadre des études en laboratoire. En effet, l'ammoniaque liquide n'existe qu'à très basse température, à moins de -33°C, qui est son point d'ébullition. D'autre part, il a une odeur très forte, presque insupportable. Je ne vois pas bien un usage grand public avec un tel solvant. Et il faudrait y dissoudre de l'acétylène, en maintenant le tout à environ -40°C. Ce n'est pas vraiment pratique.

[alopex]

Hello moco et merci pour ton commentaire,
Effectivement, à pression atmosphérique il faudrait rester aux températures que tu indiques. C'est pourquoi je parle
de stockage en bouteille pressurisée. Le NH3 et le C2H2 ont des températures critiques supérieures à l'ambiante et peuvent
être conservés sous forme liquide en équilibre avec leur vapeur sous pression à l'ambiante. De mémoire la pression de saturation
de NH3 à 20°C est de 8 bars environ ce qui est peu.

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Si tu dissous de l'acétylène dans l'ammoniaque sous 8 bars à température ordinaire, tu vas obtenir, lors de l'ouverture de la bouteille, un dégagement de gaz formé d'un mélange C2H2 et NH3. Je ne te décris pas l'odeur !

[alopex]

Hello,
Mais pourquoi vouloir absolument le sentir?? Moi je déconseille fortement pour les inhalations!
Ce gaz est supposé être acheminé par tuyauterie étanche vers un moteur ou il est brulé en formant
du CO2+H2O+N2 qui eux ne sentent pas.

[chatelot16]

l'acetylene est un bon carburant , même trop bon ! on peut obtenir de n'importe quel moteur a essence plus que sa puissance normale donc le casser assez vite

melangé avec l'amoniaque qui est assez pauvre ça pourait faire une bonne moyenne

l'amoniac peut etre liquéfié sous pression a temperature ambiante en toute securité

l'acétylene est beaucoup plus viscieux : si on le comprime a plus de 2 bar il est capable de se decomposer en C et H2 avec un degagement d'energie suffisant pour faire de la casse : donc on ne le comprime jamais sans le dissoudre dans l'acetone ( ou le DMF )

que se passera il dissous dans l'amoniac ! est ce que la securité sera bonne ? tout les essai restent a faire car je ne croit pas qu'il y ait des reponse theorique avec un gaz aussi capricieux que l'acétylene

ensuite il faut voir la rentabilité economique : l'acétylene est un gaz assez couteux a fabriquer ... les prix actuel de l'acetylene dissous en bouteille ou du carbure de calcium sont prohibitif

il y a pourtant des moyen de faire le carbure de calcium avec un four solaire en chauffant du charbon de bois et de la chaux ... ça pourait faire un bon carburant d'avenir

[alopex]

Les solvants utilisés pour stabiliser le C2H2 sont des solvants polaires aprotiques donc avec un moment dipolaire mais pas d’hydrogène en fonction acide. La définition de wikipedia : pas d’hydrogène sur des atomes de O, N ou S me parait trop restrictive. En effet, le NH3 est bien dans ce cas mais ne donne pas de H+. On peut certes avoir la réaction NH3 >> NH2- + H+ mais son pKa est de 23 et le phénomène est donc très limité. Il me parait donc plausible que le NH3 puisse assurer la même fonction que l’acétone ou le DMF pour la stabilisation de C2H2 lors de la compression.
Comment explique-t-on d’ailleurs cette instabilité ? La triple liaison devrait plutôt tendre à stabiliser ?

[chatelot16]

pourquoi ne pas utiliser l'acetylene pur ? facile a stocker sous forme de carbure de calcium en poudre ! pas besoin de reservoir sous pression

a la pression du GPL un reservoir de GP¨L pese a peu pres le même poids que le GPL qu'on met dedans , donc divise par 2 le raport energie / poids

tu parle de 8 bar pour maintenir l'amoniac liquide , mais il faudra une pression supplementaire pour maintenir l'acétylene dissous

les bouteille d'acetylene dissous dans l'acetone sont comprimé a 20bar , donc plus lourde que les bouteille de butane ou propane

le poid du carbure de calcium est assez interresant , et facile a stocker ... , il faut aussi stocker de l'eau pour faire marcher le generateur ... l'autonomie en eau peut etre plus faible que l'autonomie en carbure vue que l'eau est facile a trouver

[nioc22]

Bonjour,

désolé de déterrer une discussion très ancienne.
Ne serait-il pas possible de fabriquer du Carbure de Calcium sous vide en apportant l'énergie thermique par un canon à électron.
Les 2 matériaux (charbon et chaux) seraient positionné dans un creuset à une pression de environ 10-4 mbar.

J'attends vos remarques

nioc22

[chatelot16]

pourquoi sous vide ? la reaction de formation du carbure de calcium produit du CO , ce qui met naturellement la reaction a l'abri de l'air ... et fait une grosse flamme au dessus du four a arc ... quand cette flamme s'eteind on sait que la reaction est terminé et on eteind l'arc

il y aurai un progré a faire en recuperant ce CO pour servir de combustible ... j’espère que ça se fait deja dans les usine moderne

[nioc22]

Pour avoir moins à chauffer?
Et pour pouvoir utiliser un canon à electron (sans cramer la cathode..). Le canon à électron permet d'apporter beaucoup d'énergie très localement, sans avoir à faire chauffer un four tout entier (pertes?)

Merci pour la réponse, c'est toujours très intéressant de te lire

Nioc22

[illusionoflogic]

Hello,
Juste une précision: mon argument des faibles émissions de CO2 peut sembler fallacieux dans la mesure ou l'ammoniac
est essentiellement produit à partir d'hydrogène issu du reformage du gaz naturel. Cependant, ce pourrait ne plus être le
cas si l'hydrogène était produit à partir de sources renouvelables et nucléaires.

Salut, pourtant l'ammoniac peut être récupérer comme sous produit de la distillation de fumier/lisier riche en azote directement par distillation. Pas besoin de reformage inutile à partir d'H₂, et l'ammoniac liquide peut être facilement séparé et donc purifiée en la condensant vers -40°C.

Reste à y dissoudre les 6% d'acétylène !

[chatelot16]

mettre sous vide ne reduira pas l'energie nécessaire a la formation du carbure de calcium

la haute temperature ne fait pas une grande perte si c'est fait dans un creuset en matériaux isolant : le bon matériaux est tout simplement la chaux vive ... ou le calcaire qui devient de la chaux vive quand le four a fonctionné un certain temps

la chaux vive est un très bon isolant thermique mais a un seul défaut : le four doit être chaud tous les jours , si on l’arrête il prend l'humidité de l'air et s'auto détruit

[ecolami]

Bonjour,
L'emploi d'un combustible principalement à l'ammoniac laisse craindre des émission de NOx accrues.
Il est curieux qu'il n'y ait pas de réaction chimique entre l'ammoniac et l'acétylène pour former de la vinylamine ou son tautomère imine.

[illusionoflogic]

Oui, mais les NOxs, sont certainement bien + facile à capter et à neutraliser que le CO₂, surtout pour le prix et la fonction d'un pot catalytique (qui nécessite des catalyseurs en métaux rares) !
Je vois bien une dissolution de NO₂ dans de l'ammoniaque prise dans le carburant, pour faire du nitrate d'ammonium (très utile) et neutre !

Reste à faire en sorte qu'aucune fuites de carburant ne se manifestent si il y a un accident ...

[Kemiste]

Je vois bien une dissolution de NO₂ dans de l'ammoniaque prise dans le carburant, pour faire du nitrate d'ammonium (très utile) et neutre !

Le nitrate d'ammonium n'est pas obtenu de cette façon. C'est loin d'être un composé "neutre" ! Il a déjà été impliqué dans des accidents industriels. Il est également toxique.

[illusionoflogic]

Bonjour,

On parle bien du nitrate d'ammonium ? Vu les quantités pour un plein, peut être le brûler ce nitrate dans un cycle continu, on appelle pas ça moteur à explosion pour rien ! Et puis l'ammonitrate (qui est un engrais) "toxique" ? Comment ça ?, ou bien c'est une histoire de pollution aux nitrates ? Il existe un cycle naturel des nitrates qui est boulversé par l'agriculture intensive, et ça fait des pluies acides (c'est le même problème que pour le CO₂, on s'implique forcément comme cause dans le changement de l'atmosphère (si on peut avoir le choix ? C'est mieux)

1 voiture est loin d'égaler à elle-seule toute une industrie (ça ne fera pas d'AZF ), je ne parle même pas de généraliser à l'ensemble du parc (toute façon au rythme où ça va) donc niveau production secondaire ? Et puis le nitrate d'ammonium est bien neutre (dans le sens acide/base et sa production serait avec une réaction totale puisque HNO₃) et c'est un sel. L'ammoniaque nécessaire pour cette solution peut être extrait par distillation du fumier ! Donc faire de petites unités ou déporter un peu la production vers l'agriculture !

Alors je ne vois pas de problème majeur (on peut tester avec de petites unités), le gros problème, c'est de changer de source d'énergie !

[illusionoflogic]

Et puis on pourra réhabiliter les chevaux (des voitures fertilisantes c'est des chevaux sous le capot, bon ça fait pub)

PS : si le carburant tient ses promesses ! On peut déjà essayer pour un groupe électrogène.

[Kemiste]

On parle bien du nitrate d'ammonium ?

Oui...

Vu les quantités pour un plein, peut être le brûler ce nitrate dans un cycle continu, on appelle pas ça moteur à explosion pour rien !

Il a tendance à se décomposer avec la température. Serait-ce compatible avec un moteur ?

Et puis l'ammonitrate (qui est un engrais) "toxique" ? Comment ça ?, ou bien c'est une histoire de pollution aux nitrates ? Il existe un cycle naturel des nitrates qui est boulversé par l'agriculture intensive, et ça fait des pluies acides (c'est le même problème que pour le CO₂, on s'implique forcément comme cause dans le changement de l'atmosphère (si on peut avoir le choix ? C'est mieux)

D'après la fiche toxicologie, il y aurait une toxicité au long terme.

Et puis le nitrate d'ammonium est bien neutre (dans le sens acide/base et sa production serait avec une réaction totale puisque HNO₃) et c'est un sel. L'ammoniaque nécessaire pour cette solution peut être extrait par distillation du fumier ! Donc faire de petites unités ou déporter un peu la production vers l'agriculture !

D'un point de vue acidobasique, le nitrate d'ammonium n'est pas neutre ! Dans nitrate d'ammonium il y a ammonium (NH₄⁺). Le nitrate d'ammonium est donc un acide faible.

[illusionoflogic]

Oui...D'un point de vue acidobasique, le nitrate d'ammonium n'est pas neutre ! Dans nitrate d'ammonium il y a ammonium (NH₄⁺). Le nitrate d'ammonium est donc un acide faible.

Oui c'est vrai, je voulais pas entrer dans ces détails car pour moi, je pense que l'on peut brûler NH4NO3 (même avec un peu d'eau vu sa très forte solubilité dans l'eau ?), atomisé dans un piston mélangé au carburant, peut-être comme appoint, un surgénérateur à explosion !

Maintenant, je pense que l'on peut contrôler l'explosion de beaucoup de mélanges pyro dans un piston ? Et que celui-ci ne doit pas poser plus de Pbs que ça !

Pour la toxicité, c'est par accumulation dans l'organisme ? Donc ça s'élimine sinon ?