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Les Nouvelles de Quant'Homme - Page créée le 20/12/2004 - mise à jour le 19/09/2005 - le 16/10/2008 

Des réalisations ressemblant au PMC de Pantone

2 - Le Plasmatron du M.I.T

Ce reformeur (présenté ici avec son carburateur) destiné à alimenter un moteur à combustion interne avec un gaz riche en hydrogène, est issu d'un brevet du célèbre Massachusetts Institute of Technology (MIT) en date du 20 juin 1995

http://l2.espacenet.com/dips/viewer?PN=US5425332&CY=ch&LG=fr&DB=EPD

 Les inventeurs sont des scientifiques chevronnés du M.I.T.  : le Dr Daniel R. Cohn, directeur de la Section Technologie des Plasmas au Centre d'étude sur la Fusion et la Science des Plasmas au MIT, Leslie Bromberg et Alexander  Rabinovich.

Que dit le résumé du brevet ?

Il s'agit d'un système rotatif qui inclut une source d'hydrocarbure et un Plasmatron destiné à recevoir l'hydrocarbure et à le reformer en gaz riche en hydrogène.

Un moteur à combustion interne (qu'il n'est pas nécessaire de modifier) reçoit ce gaz venant du Plasmatron et un générateur alimenté par le moteur fournit l'électricité pour faire fonctionner le Plasmatron.

En option, il est possible de passer rapidement d'un carburant 100 % hydrocarbure, ou à l'hydrocarbure enrichi avec le gaz riche en hydrogène et ensuite fonctionner avec 100 % de gaz riche en hydrogène. Plusieurs réservoirs permettent d'alimenter le moteur avec un carburant ou un autre ou un mélange.

Le système choisi de préférence est un Plasmatron à eau qui utilise l'amélioration ("reformage") de la vapeur de la source hydrocarbure. En raison de la très grande efficacité du Plasmatron et dans l'option de fonctionnement où seule une partie de l'hydrocarbure est transformée en gaz riche en hydrogène, l'ensemble a une bonne efficacité, bien que l'on utilise de l'électricité produite par le moteur pour alimenter le Plasmatron.

Le Plasmatron ne fait pas que produire du gaz riche en hydrogène pour le moteur, il permet en outre d'y injecter du gaz combustible à haute température ce qui rend la combustion totale et réduit ainsi les polluants émis. Dans un Plasmatron à eau, la quantité d'hydrogène du gaz est augmentée, la vapeur étant le gaz à l'oeuvre. Ce qui sort du Plasmatron c'est 75 à 80 % d'eau et 20 à 25 % de CO. Dans le cas où le gaz fortement hydrogéné est le seul carburant à entrer dans le moteur, il est à noter que le produit de combustion, l'eau, alimente le fonctionnement du Plasmatron.

Avec 7 % de gaz riche en hydrogène fournis au moteur, on fait baisser les NOx et le CO. Toutefois, si la concentration de gaz hydrogéné est trop forte (plus de 20 %) par rapport à l'ensemble de la masse de carburant, elle gêne l'oxydation des hydrocarbures ce qui augmente les rejets.

Tout est dans l'équilibre, dans le dosage des carburants,  car chacun a une énergie potentielle différente, et il faut aussi tenir compte de l'énergie électrique à fournir.

Dans la configuration illustrée par la figure 1, le Plasmatron est en (10). On chauffe un mélange d'hydrocarbure, hydrogène et eau dans le plasma (16) jusqu'à 1000 à 3000 °C sous pression atmosphérique. La source d'électricité est à 100 volts.

C'est la température élevée dans le plasma qui fait augmenter les taux de réaction souhaités et qui donne une très bonne transformation des hydrocarbures en gaz riche en hydrogène, sans utilisation de catalyseurs. Cette excellente réaction permet de réduire la taille des Plasmatrons qui sont ainsi tout à fait adaptables aux véhicules. Un Plasmatron pèserait environ 30 kg et mesurerait 30 cm pour des puissances de l'ordre de quelques kw, mais on peut en construire dans d'autres dimensions.

L'ajout d'hydrogène à l'essence induit son oxydation - très complète - et on s'attend à ce que le CO soit complètement brûlé. Il n'est pas nécessaire d'avoir une essence à fort indice d'octane (qui est plus chère) et même le Plasmatron peut reformer d'autres carburants ajoutés à l'essence comme l'éthanol, le méthanol, le gaz naturel, le JP4 et peut-être de l'huile et du carburant vert.

Le Dr Cohn fait remarquer que le Plasmatron permet au catalyseur absorbeur de Nox d'être efficace à faible température, ce qui est le cas dans les véhicules utilisés en ville (ndlr: un rappel : les catalyseurs n'ont pas vraiment le temps d'être opérationnels sur de courts trajets, et s'encrassent d'autant plus vite, et pour  des 4x4 urbains c'est encore pire). Quant aux véhicules diesel qui n'ont pas de systèmes de traitement d'échappement leurs rejets polluants sont plus difficiles à traiter que ceux des véhicules essence :  un reformeur est alors une bonne solution.

Le Plasmatron peut apporter  une réponse aux réglementations plus strictes sur les émissions polluantes des gros camions et des bus. De nouvelles normes vont être instituées par le Ministère de l'Environnement américain pour 2007.

L'objectif est de voir le Plasmatron produit et installé dans les véhicules vers 2010. 

Les travaux sont financés par FreedomCAR du Ministère de l'Energie et le Programme Technologie des véhicules par ArvinMeritor.  Un bus équipé d'un Plasmatron circulait en Indiana fin 2003.

Des adresses pour aller plus loin (en anglais)

http://seattlepi.nwsource.com/local/plas15.shtml : Device  could help cars' gas-burning efficiency emissions (PDF)

Le 15 novembre 1999, le journal Seattle Post-Intelligence publiait, sous la plume de Tom Paulson un article sur le Plasmatron du MIT (extrait)

"Le plasmatron expérimental est suffisamment petit pour aller sur votre carburateur de voiture, il coûterait à peu près quelques centaines de dollars, et il transforme l'essence ou l'huile de maïs en gaz hydrogène avec une telle efficacité qu'il peut devenir une de nos meilleures armes contre la pollution.

Cohn avait connu ce système au début des années 1990 grâce à Rabinovitch, un scientifique Russe spécialiste des plasmas. Quand il leur en a parlé, ses collègues de la communauté scientifique travaillant dans les plasmas se sont moqués de lui. Ils pensaient que pour fonctionner ce système aurait besoin de beaucoup trop d'énergie. Virden, qui se trouve alors à Flint (Michigan) et qui assume la liaison technique entre Pacific Northwest National Lab. ( PNNL) et des sociétés comme General Motors, pense que ce système peut se faire pour les voitures. Avec un autre collègue de PNNL il rejoindra Cohn au MIT.

Virden, un expert en technologie automobile de PNNL (qui est dirigé par Battelle pour le Ministère de l'Energie), connaissait Cohn car PNNL et le MIT collaboraient dans la recherche en fusion nucléaire, qui dépend des plasmas à haute température. Mais il travaillait aussi avec ses collègues sur le plasma à basse température.

Les plasmas sont des collections de particules chargées électriquement. On les appelle parfois quatrième état de la matière après les solides, les liquides et les gaz. C'est la forme la plus commune de la matière visible dans l'univers, fréquemment décrite comme un champ chargé ou un nuages d'ions. Le soleil et les étoiles sont des plasmas à haute température. La lumière dans une lampe fluorescente est un plasma à basse température.

Rabinovitch qui poursuivait au MIT en 1993 son travail en physique des plasmas, racontait à Cohn comment il avait fabriqué un réacteur à plasma à basse température fonctionnant avec les carburants, courants, que le gouvernement russe leur allouait, mais insuffisants pour leur laboratoire.
C'est en 1995 que Cohn, Virden et Rabinovich se sont regroupés avec Leslie Bromberg du MIT et Jeff Surma de PNNL pour que l'idée devienne réalité, et c'est Cohn qui a trouvé le nom de l'appareil avec le suffixe tron...pour faire court! Jeff Surma (qui a quitté PNNL pour une société privée de Richland) va même plus loin en disant que l'on peut brûler dans le Plasmatron n'importe quelle huile contenant du carbone.

Ils ont pas mal bricolé (ndlr : Paul Pantone de son côté bricolait aussi depuis une vingtaine d'années sur son réacteur...) et sont arrivés à un appareil convertissant une certaine partie du carburant en gaz hydrogène qui repart dans l'alimentation de carburant classique. Ce carburant riche en hydrogène va dans le moteur et lui permet de brûler plus efficacement à une température inférieure.

En théorie, le plasmatron peut produire de l'hydrogène à partir de n'importe quel carburant, mais il est encore limité car il lui faut trop d'énergie pour brûler du pétrole brut. Une fois cet obstacle surmonté, Cohn dit que les plasmatrons pourraient réduire les besoins en raffineries, les voitures devenant des mini raffineries."

Des adresses pour aller plus loin (en anglais)

http://www.bellona.no/en/energy/report_3-1999/11197.html : Plasmatron (document source)

http://web.mit.edu/newsoffice/nr/2003/plasmatron.html : Texte original du M.I.T en anglais (octobre 2003) 

http://www.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/pdfs/success/plasmatron-ld-dec01.pdf

http://www.psfc.mit.edu/plasmatech/Plasmatron.pdf : Fiche technique du Plasmatron (en pdf)

http://www.psfc.mit.edu/research/plasma_tech/pt_plasmatron.html

http://www.psfc.mit.edu/research/plasma_tech/PDF/dan_cps.pdf   par Daniel R. Cohn (PDF)  Environmental protection and energy saving using plasma technology

http://web.mit.edu/newsoffice/2003/plasmatron.html : MIT's  plasmatron cuts diesel bus emissions, promises better gas engine efficiency

http://web.mit.edu/newsoffice/1997/plasmatron.html : MIT's  device could lead to near-term environmental improvements for cars

http://aries.ucsd.edu/FPA/ARC03/fpn03-62.shtml : MIT's   Plasmatron Tested on Bus

http://fire.pppl.gov/fpa03_cohn.ppt : Cleaner,  Higher Efficiency Vehicles Using Plasmatrons (PowerPoint)

http://www.himacresearch.com/docs/demo.html   Illustration of the Super-Carb process by Himac

 http://www.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/news/fcvt_news_110503.shtml : Sur le site du Ministère Américain de l'Energie

US4177779  " Fuel economy system for an internal combustion engine" de Thomas Ogle

http://www-woolf.uta.edu/arc/papers/AIAA%202004-1132.pdf  Pyrolysis of methane in a supersonic arc-heated flow by F.K. Lu, C.M. Roseberry, J.M. Meyers and D.R. Wilson, University of Texas at Arlington*
 

http://www.domsweb.org/ecolo/index.php

Ce site présente le Plasmatron mais aussi un système à plasma pour dépolluer au niveau de l'échappement.

ndlr : c'est plutôt en amont que le plasma serait plus utile

 

L'administration Bush a fait du développement des véhicules à hydrogène une priorité, mais est-ce la seule façon d'avoir des véhicules plus propres et plus efficaces ? Avant le Plasmatron il n'y avait pas de moyen intéressant pour produire de l'hydrogène à bord, c'est là que les moteurs utilisant la technologie du reformeur Plasmatron auraient un impact important, mais dans un temps beaucoup plus court et surtout sans les risques inhérents à tous les systèmes stockant de l'hydrogène dans le véhicule car en utilisation intermittente du Plasmatron sur un véhicule, hybride par exemple, il faut cependant stocker une petite partie de l'hydrogène.
 

Si l'utilisation largement répandue de moteurs essence dopés à l'hydrogène pouvait augmenter le rendement moyen des moteurs de voitures et véhicules de service de 20 %, la quantité d'essence économisée serait d'environ 25 milliards de gallons par an, ce qui correspond à environ 70 % du pétrole actuellement importé du Moyen Orient par les USA.

L'équipe de chercheurs du MIT continue à améliorer le système depuis 1997 et M. Bromberg a annoncé que, maintenant, la consommation électrique du Plasmatron pouvait être réduite d'un facteur de 2 à 3.

Des vidéos

MIT Plasmatron - Principles of the Pantone GEET Device : http://fr.youtube.com/watch?v=I3kueRyzvlY&feature=related
 

Free Energy - Plasmatron - Inventor Died Suddenly  : http://fr.youtube.com/watch?v=mT-94c1Q6Ms&feature=related