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Synthèse et caractérisation de zéosils pour des applications en énergétique
Résumé
L’étude de l’intrusion et de l’extrusion d’eau a été effectuée pour diverses zéolithes purement siliciques et très hydrophobes de code structural AFI, MTW, TON, BEA*, MEL, MFI, FER, STT, DDR et CHA. Dans une première partie, les isothermes Pression-Volume des systèmes « eau-zéolithe » ont été déterminées.
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Dans la majorité des cas, les résultats montrent que ses systèmes sont capables de restituer quasiment la totalité de l’énergie emmagasinée à la compression et constituent des ressorts moléculaires. Dans le cas des zéolithes à canaux, la pression d’intrusion augmente lorsque la taille des pores diminue alors que dans le cas des zéolithes à cages, elle dépend du diamètre de la cage. L’existence de défauts hydrophiles conduit à un déplacement du domaine d’intrusion-extrusion vers les plus basses pressions ainsi qu’à une accentuation de son étalement. Le phénomène d’hystérésis est lié à une grande ouverture de pore ou une dimension de cage importante et à la création de défauts hydrophiles lors de l’intrusion. Dans une deuxième partie, le volume poreux de la zéolithe silicalite-1 a été augmenté par la création de micro-, méso- et macropores à l’aide de noir de carbone ou d’un tensio-actif. Seule, l’existence de micropores supplémentaires a permis d’augmenter la quantité d’énergie stockable et restituable..The study of water intrusion and extrusion was carried out in many pure silica zeolites of structural types: AFI, MTW, TON, BEA *, MEL, MFI, FER, STT, DDR and CHA. In a first part, the pressure-volume isotherms of “water-zeolite” systems were determined. In most cases, the results showed that these systems are able to restore almost all the mechanical energy stored during the compression and thus constitute real molecular springs. For channel zeolites, the intrusion pressure increases when the pore size decreases, whereas, for cage zeolites, it is the diameter of the cage which determines the intrusion pressure. The presence of hydrophilic defects leads to a reduction of the intrusion pressure and to a wider intrusion pressure range. The hysteresis phenomenon is due to the large pores and cages and to the creation of hydrophilic defects during water intrusion. In a second part, the porous volume of silicalite-1 zeolite was increased by the creation of micro-, meso- and macropores by using carbon black or a surfactant. The amount of energy increased only when additional micropores were created.
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