Development, Physics, Technology and Operation of a "Pilot-Scale" Dielectric Barrier Discharge Reactor

Ce mémoire fait suite aux recherches précédentes à Polytechnique Montréal dans le domaine des plasmas froids générés dans des décharges à barrières diélectriques (DBD), travail qui continue depuis les années 1980. Ce sujet a été à l'origine de plusieurs mémoires et thèses qui, bien évidemment, ont fait l'objet de nombreux articles publiés dans des revues internationales. Le présent candidat à la maîtrise a fait ses débuts au sein du groupe de recherche en 2015, avant de commencer son programme de M.Sc.A.. Il a été co-auteur de plusieurs articles, dont un exemple est présenté en annexe. Le contenu de ce document, présentant le véritable travail accompli au cours du programme de M.Sc.A., est essentiellement composé autour de 2 chapitres principaux (chapitres 4 et 5) : il s'agit d'articles (le premier déjà publié, le second étant soumis en juin 2019) dont le candidat est l'auteur principal. Dans le premier article, présenté au chapitre 4, deux réacteurs à DBD de tailles différentes, un petit et l'autre plus grand d'un ratio de ca. 1 : 40, avec leurs équipements associés ainsi qu'un programme Matlab dédié, ont été utilisés pour déterminer avec précision l'énergie électrique,Eg , dissipée par cycle de la tension (en courant alternatif) appliquée,Va . Pour le petit réacteur, le tout a été accompli sur une gamme de fréquences entre 5 ≤f ≤ 50 kHz et en utilisant une paire identique de différents matériaux diélectriques (des disques de 2.54 cm de diamètre) possédant une permittivité relative variant entre 2.1 ≤K'die ≤ 9.5, et agissant à titre de barrières diélectriques au sein d'une DBD pour 4 gaz différents : He, Ne, Ar et N2. Pour le plus grand réacteur,f a été limitée à 20 kHz, et ce dans l'Ar et l'He. Ce dernier système a pour principale utilisation des expériences de polymérisation par plasma, où des « monomères » organiques sont mélangés au flux du gaz porteur : l'Ar. La méthode pour évaluer Eg avec exactitude est d'abord présentée, pour suivre avec une comparaison des valeurs mesurées sous différentes conditions. Dans la mesure du possible, ces valeurs sont comparées entre le petit et le grand réacteur, puis dans un second temps avec les valeurs retrouvées dans la littérature. La fiabilité de la méthode est confirmée, par exemple, du fait de la concordance avec les valeurs de champs de rupture électrique pour les gaz étudiés reprises dans la littérature, de même qu'avec plusieurs autres nouveaux résultats.