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La vapeur d'eau dans un moteur diesel
(Gillier-Pantone): ça se comprend !!
Bonjour à
tous
Pour ceux qui ont suivi mes courriels sur le système
Gillier-Pantone, qui permet à un tracteur agricole d’économiser de 20% à 50% de
carburant diesel en envoyant de la vapeur d’eau dans les cylindres du moteur,
voici comment tout ça devient de plus en plus compréhensible.
2 à 3 % d'hydrogène et 30% moins de
consommation de carburant !!!!!
Tout d’abord, on a vu dans mon courriel du 3 mars
2008, intitulé «2 à 3 % d'hydrogène et 30% moins de consommation de carburant
!!!!!» que l’ajout d’une petite quantité d’hydrogène dans
les cylindres d’un moteur améliorait de façon importante la combustion du
carburant (de 10% à 30%), parce que l’hydrogène étant très léger, ses molécules
vont beaucoup plus vite que les autres constituants du mélange air
carburant. Cette vitesse accrue des molécules de H2 augmente la
vitesse de propagation de la flamme dans le cylindre, ce qui favorise une
combustion plus complète du carburant, et la diminution des polluants. Dans ce
courriel, je vous ai mentionné trois méthodes de produire de l’hydrogène en
petite quantité à bord des véhicules:
- décharges électriques dans
les vapeurs de carburant (Plasmatron du MIT), avec l’électricité de
l’alternateur (20% à 30% d’économie de carburant),
Voir
http://www.psfc.mit.edu/research/plasma_tech/pt_plasmatron.html
-
électrolyse de l’eau avec l’électricité de l’alternateur (10% à 20%
d’économie de carburant)
Hydrive Technologies Ltd
: http://www.hy-drive.com Canadian
Hydrogen Energy Company Ltd : http://www.chechfi.ca Dynamic
Fuel Systems Inc. : http://www.dynamicfuel.com GoGreen
Fuel Systems : http://www.gogreenfuel.com Innovative
Hydrogen Solutions Inc. : http://www.ihsresearch.com HyPower
Fuel Inc. : http://www.hypowerfuel.com
-
décomposition thermique, avec la chaleur des gaz d’échappement, d’hydrures
organiques liquides (30% d’économie de
carburant)
http://www.greencarcongress.com/2008/02/hrein-energy-su.html#more
Techniques de fabrication de l’hydrogène au 19ième
siècle
Mais, il est très intéressant de jeter un coup
d’oeil sur les procédés de fabrication d’hydrogène au 19e siècle. Le besoin de
quantités importantes d’hydrogène s’est fait ressentir lorsqu’on a voulu en
remplir des aérostats pour faire l’observation du déplacement des troupes
ennemies dans les conflits armés. On savait que placer du fer dans un contenant
d’acide sulfurique dégageait de l’hydrogène, mais ça coûtait beaucoup trop cher!
On s’est alors replié, dans un premier temps, sur la
découverte de Lavoisier que du fer chauffé au rouge pouvait décomposer
l’eau. L’oxygène de l’eau se lie alors au fer pour former de la
rouille, et l’hydrogène est dégagé. D’ailleurs, voici l’illustration d’un tel
système de production d’hydrogène, utilisé en 1794, telle qu’on la retrouve dans
un livre de 1868 de Louis Figuier (Les merveilles de la science, tome 2).
Plus tard, lors de l’exposition universelle de Paris de
1867, on offrit des vols d’aérostats captifs (attachés au sol par un câble) où
on offrait aux visiteurs les sensations uniques d’une ascension à 300 mètres
d’altitude au dessus de la ville. Cette opération commerciale se poursuivit
après l’exposition et il fallait diminuer encore les coûts de production de
l’hydrogène. On ne tarda pas à utiliser une autre méthode encore plus pratique
et moins chère, qui consistait à décomposer la vapeur d’eau en l’envoyant au
travers d’un lit de charbon incandescent. On retrouvait à la sortie du four
principalement de l’hydrogène et du CO2. On se débarrassait du CO2 en faisant
passer le gaz à travers un dépurateur plein de chaux, pour obtenir de
l’hydrogène «pur». Ce qu’il faut retenir, c’est qu’on
peut produire facilement de l’hydrogène avec du carbone incandescent à environ
1000°C et de la vapeur d’eau, en présence d’air. Vous me
suivez...
Parallèle avec un système
Gillier-Pantone
Il n’est pas sorcier de réaliser qu’ on retrouve des conditions similaires dans les cylindres d’un
moteur diesel équipé d’un système Gillier-Pantone. La vapeur d’eau qu’on introduit dans les cylindres entraînerait
donc la production d’hydrogène, ce qui, comme nous l’avons vu,
contribue à améliorer la combustion du carburant et à en réduire la
consommation. C’est pour ça qu’on a beaucoup moins de particules de carbone
imbrûlées à la sortie du tuyau d’échappement d’un moteur diesel (sans filtre à
particule) équipé d’un système Gillier-Pantone. Ces
particules de carbone, qui sont incandescentes dans les cylindres du moteur
réagissent avec la vapeur d’eau pour produire de l’hydrogène, du CO2
et du CO, lequel produit du CO2 ultimement.
Mais, pourquoi les particules
de carbones sont-elles imbrûlées dans le moteur? Il y a deux raisons
principales: premièrement le carburant n’est pas mélangé uniformément dans les
cylindres et deuxièmement le carburant n’est pas atomisé suffisamment finement.
La mauvaise homogénéisation du mélange fait que localement l’oxygène de
l’air a été tout utilisé et n’est plus disponible pour compléter la combustion.
N’oublions pas que la pression est élevée dans les cylindres et que la diffusion
des molécules s’en trouve ralentie. Par ailleurs, il ne faut pas oublier que
l’air qu’on fait entrer dans les cylindres est composé à 80% d’azote, qui ne
participe pas à la combustion. Par contre, chaque molécule d’eau comporte un
atome d’oxygène. Et, puisque l’eau est décomposée en partie par sa rencontre
avec le carburant incandescent, on se retrouve avec plus d’oxygène dans les
cylindres du moteur.
Par ailleurs, si on veut fragmenter davantage les
micro-goutelettes de carburant et mieux homogénéiser le mélange
carburant-air-eau, on a intérêt à maintenir une température élevée suffisamment
longtemps dans les cylindres. Or, la vapeur d’eau possède justement une inertie
thermique élevée, qui empêche les changements brusques de température. Ainsi,
le fait d’introduire de la vapeur d’eau dans les
cylindres va diminuer la température maximale de la combustion mais également
empêcher un refroidissement trop brusque des gaz lorsque le volume de la chambre
de combustion s’agrandit subitement après l’«explosion». Ce qui
permet à la vapeur d’eau de faire ça c’est sa capacité de stocker beaucoup
d’énergie sous forme de rotation et de vibration de ses molécules. En effet, il
faut savoir que la température d’un gaz est en fait une mesure de la vitesse de
déplacement des molécules qui le composent (vitesse de translation). Et lorsque
les vitesses de translation des molécules sont ralenties (refroidissement), leur
énergie stockée sous forme de rotation et de vibration est transférée à
l’énergie de translation des molécules, dans un processus d’équilibrage, ce qui
ralentit le refroidissement. La vapeur d’eau permet donc à la température des
gaz dans les cylindres du moteur de se maintenir à une valeur élevée plus
longtemps, ce qui donne plus de temps pour effectuer une combustion complète du
carburant, et assure une poussée plus uniforme sur les pistons du moteur.
D’ailleurs le fait que ceux qui ont installé un système Gillier-Pantone sur leur
véhicule témoignent d’un fonctionnement plus doux du moteur confirme cette
poussée plus uniforme des pistons.
L’inertie thermique de la vapeur d’eau
a une autre conséquence bénéfique sur l’amélioration de l’efficacité d’un
moteur, en diminuant les pertes thermiques dans le bloc moteur. Le moment où ces pertes sont les plus importantes est lorsque
le piston atteint le haut de sa course et que le carburant est injecté dans le
cylindre. Le volume de la chambre de combustion est alors le plus petit, et la
température peut atteindre 2000°C, s’il n’y a pas d’eau, alors que le
cylindre passe une partie important de son cycle dans cette position (sommet
d’un cycle sinusoïdal). De plus, lorsque le piston est au sommet de sa course
dans le haut du cylindre c’est à cet endroit que le rapport de la surface de la
chambre sur son volume est le plus grand. Or le flux de chaleur dans les parois
de la chambre de combustion, à ce moment, est directement proportionnel à la
différence de température entre les deux côtés des parois, et à la surface de
ces parois. Donc si on empêche la température de grimper
trop haut à l’aide de la vapeur d’eau, on diminue nécessairement les pertes
thermiques dans le bloc moteur, et on augmente par le fait même l’énergie
disponible pour pousser sur les pistons. La surface des parois de la
chambre augmente au fur et à mesure que le piston descend, mais la température
des gaz diminue plus rapidement que l’augmentation de la surface.
Mais ne faut-il pas dépenser de l’énergie pour
chauffer l’eau?
À ce point-ci de l’analyse, on constate que la
vapeur d’eau dans les cylindres offre définitivement d’importants avantages pour
améliorer la combustion et donc diminuer les émissions polluantes des moteurs et
leur consommation de carburant. Mais, vous allez me dire, tout ça n’est pas
gratuit, car il faut dépenser de l’énergie pour chauffer l’eau, et on ne peut
pas récupérer plus d’énergie par les réactions de l’hydrogène et l’oxygène de
l’eau qu’on en a mis pour «briser» les molécules d’eau. En fait, ce raisonnement
est incomplet puisqu’il omet de mentionner qu’on a donné beaucoup d’énergie aux
molécules d’eau à partir de la chaleur des gaz d’échappement du moteur, qui
aurait normalement été perdue dans l’environnement. Les processus décrits plus
haut, mettant à l’oeuvre les molécules d’eau dans les cylindres, fonctionnent en
fait comme une pompe à chaleur qui transforme la chaleur des gaz d’échappement
en énergie utile qui peut actionner les pistons du cylindre. En plus de cette récupération d’énergie normalement perdue dans
l’échappement, il y a également l’amélioration de la combustion du carburant qui
augmente encore l’efficacité du moteur, et finalement la diminution des pertes
thermiques dans le bloc moteur due à des températures maximales des gaz qui
seraient moins élevées.
Ces explications sur le fonctionnement
d’un système Gillier-Pantone ne font appel qu’à des phénomènes déjà connus.
Les deux clés semblent l’inertie thermique de l’eau
(capacité calorifique) et la formation d’hydrogène dans les
cylindres. Avec ces clés, la diminution importante de la consommation
de carburant d’un moteur, ainsi que la diminution impressionnante de ses
émissions polluantes deviennent tout à fait compréhensibles.
Il faudrait
bien entendu valider ces hypothèses très plausibles par des expériences
approfondies. L’importance des conséquences bénéfiques pour notre environnement
et la diminution de notre dépendance au pétrole qui s’en suivrait devraient
inciter nos gouvernements à agir pour financer cette recherche. La recherche est importante pour optimiser les réacteurs
Gillier-Pantone, car n’oublions pas que les systèmes bricolés jusqu’à présent
n’ont pas nécessairement tiré le maximum du potentiel de cette technologie
prometteuse.
Cordialement
Pierre Langlois,
Ph.D. physicien : consultant / auteur tél: (418)
875-0380
***VOIR AU-DELÀ DES APPARENCES, GARDER L’ESPRIT OUVERT ET AGIR !
***Plus on s’informe et plus on en parle, plus ces inventions seront désirées et produites.
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