Des chercheurs développent la torche à plasma la plus durable au monde

Une nouvelle conception du professeur Zhao Peng et de l'équipe de recherche des instituts des sciences physiques de Hefei (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a prolongé la durée de fonctionnement de la torche à plasma de quelques jours seulement à plusieurs années. Cette avancée pourrait avoir des implications considérables dans de nombreux domaines et a permis de créer la torche à plasma la plus durable au monde.

Les torches à plasma génèrent un flux constant de plasma, le quatrième état de la matière. Ce gaz ionisé est utilisé pour couper avec précision les matériaux électriquement conducteurs. Généralement, des gaz inertes comme l'hélium, le néon et l'argon sont utilisés dans les torches à plasma. Le mélange gazeux le plus courant dans l'industrie est l'argon mélangé à de l'hydrogène, car il est rentable et produit la flamme la plus chaude et les coupes les plus claires.

Les torches à plasma sont très utiles dans diverses industries car elles peuvent produire efficacement du plasma à haute température. Ils trouvent des applications dans la métallurgie à faible teneur en carbone, la sphéroïdisation des poudres, la préparation des matériaux carbonés et la pulvérisation de matériaux avancés.

Cependant, leur durée de vie limitée a empêché leur application à grande échelle. Les cathodes fixes conventionnelles doivent être remplacées lorsqu'elles sont épuisées, ce qui entraîne une courte durée de vie et des coûts de maintenance élevés.

L'équipe de recherche dirigée par Zhao Peng de l'Institut des sciences physiques de Hefei a trouvé une solution simple et efficace au problème d'épuisement des cathodes. Ils ont développé un système de cathodes à alimentation continue capable de reconstituer rapidement les cathodes anciennes et usées sans interrompre la torche à plasma. Cela pourrait éliminer la limitation de la durée de vie et offrir une longévité opérationnelle presque illimitée à la flamme plasma.

"La conception surmonte cinq obstacles majeurs", a déclaré l'ingénieur principal LI Jun, qui a supervisé cette expérience pendant 160 heures. "Cela inclut la conductivité électrique, la conductivité thermique, l'étanchéité, le refroidissement par eau et le mécanisme de propulsion continue."

"En ce qui concerne la flamme plasma conventionnelle, 160 heures marquent la fin, mais ici ce n'est que le début", a-t-il ajouté.

Cette avancée significative propulse l’industrialisation des applications plasma, ouvrant la voie à une nouvelle ère d’efficacité et de durabilité.

Source InceptiveMind par Amit Malewar

Electrification de la cuisson industrielle: les torches à plasma de haute puissance, à faible coût et à haut rendement énergétique pour les applications industrielles

Plus de 30 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre proviennent du secteur industriel à forte intensité énergétique, ce qui nécessite des options d'atténuation autres que l'efficacité énergétique pour obtenir des réductions importantes. 

L'APT-HP de PyroGenesis  présente une alternative écologique aux brûleurs à combustibles fossiles en produisant de l'énergie thermique à partir d'électricité à faible teneur en carbone pour une utilisation dans des applications industrielles. La puissance élevée de l'APT-HP (jusqu'à 1 MW) permet d'obtenir un panache de plasma dépassant 5 000 C et de transformer des matériaux en produits précieux à partir de divers matériaux industriels et déchets. 

L'APT-HP offre une configuration compacte, légère et stabilisée par vortex, qui peut être adaptée aux installations existantes telles que les fours à minerai de fer et les fours à ciment. Il se caractérise par une longue durée de vie des électrodes, une maintenance réduite, un fonctionnement automatisé et un niveau élevé de sécurité et de fiabilité. 

Lorsqu'elles remplacent les brûleurs conventionnels à combustibles fossiles, les torches à plasma réduisent potentiellement les coûts d'exploitation jusqu'à 30 % et les émissions de GES d'environ 250 MT CO2e par GW-h lorsqu'elles utilisent l'énergie hydraulique.

Les avantages pour l'environnement

• L'APT-HP offre une gamme de puissance allant de 200 kW à 1 MW.
• Le panache de plasma de l'APT-HP peut atteindre des températures de plus de 5 000 C (9 000 F).
• Le remplacement des brûleurs à combustibles fossiles par l'APT-HP réduit les émissions de GES de 250 mt CO2e/GWh lors de l'utilisation de l'hydroélectricité.
• Le remplacement des brûleurs à combustibles fossiles par l'APT-HP réduit à zéro les émissions de SOx, éliminant ainsi les contributions aux pluies acides.
• Le remplacement des brûleurs à combustibles fossiles par l'APT-HP réduit à zéro les émissions de COV et de métaux lourds, ce qui améliore la qualité de l'air pour la santé humaine.

Les avantages financiers

• Le remplacement des brûleurs à combustible fossile par l'APT-HP peut réduire les coûts d'exploitation jusqu'à 30 %, avec la possibilité de réaliser des économies plus importantes grâce à la tarification du carbone.
• Le remplacement des brûleurs à combustible fossile par l'APT-HP est rentabilisé en moins de 3 ans.

Source SolarImpulse