Prototype de cellule calorimétrique sous pression, agitée mécaniquement et avec contrôle dynamique de pression : application à la détermination de propriétés thermodynamiques d’hydrates de gaz pour la capture du CO2

Les hydrates de gaz sont des composés cristallins qui se forment sous certaines conditions (généralement sous haute pression et basse température), lorsque des molécules d'eau sont en contact avec de petites molécules de gaz. Lors de leur formation, l'eau (molécule hôte) forme alors un réseau constitué de plusieurs cages, dans lesquelles sont piégées les molécules de gaz (molécules invitées) comme par exemple le méthane, l'éthane ou le propane, mais également les gaz acides à savoir le dioxyde de carbone ou le sulfure d’hydrogène. Ce type de structure aux propriétés intéressantes présente un large spectre d’applications pratiques, en particulier pour le captage, le transport et le stockage du CO2. Certaines propriétés thermodynamiques de ces hydrates de gaz (comme par exemple les données d’équilibre de phase, les enthalpies de formation, les chaleurs spécifiques, etc.), dont la connaissance est indispensable pour les applications visées, peuvent être obtenues par calorimétrie. En revanche, un des inconvénients majeurs des cellules calorimétriques sous pression actuellement sur le marché, est leur absence d’agitation, ce qui peut s’avérer problématique dans certains cas (solubilité du CO2 contrôlée par la diffusion, problème de métastabilité à la cristallisation, etc). Dans un premier temps, ce travail consiste à présenter les détails techniques d’un nouveau prototype de cellule calorimétrique récemment breveté, agitée mécaniquement, fonctionnant sous pression, et compatible avec le calorimètre BT 2.15 de la société Setaram. Dans un second temps, les potentialités de ce nouveau dispositif sont évaluées pour l’hydrate de CO2 en termes de temps d’induction à la cristallisation (avec/sans agitation et comparaison avec la micro HP-DSC), et de données d’équilibre de phase