MÉMOIRE Diplôme de Magistère Présenté et Soutenu par :

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Mohamed Boudiaf
Faculté de Physique
MÉMOIRE
En vue de l’obtention du
Diplôme de Magistère
Département
: Physique Energétique
Spécialité
: Physique
Option
: Plasmas et Conversion d’Energie
Soutenu le 17/10/ 2016 à 10h00
Devant la commission d’examen composée de
Le jury est composé de :
Mr Ait Kaci Hocine Professeur Président USTO-MB
Mr BELASRI Ahmed Professeur Rapporteur USTO-MB
Mr Baba Hamed Tewfik Professeur Examinateur USTO-MB
Mr Dib Anis Docteur Examinateur USTO-MB
Mr Benmoussa Amar Docteur Membre invité EPSTO
Année Universitaire 2016/ 2017
Présenté et Soutenu par :
TADJINE Moustafa
Intitulé
Modélisation dimensionnelle d’une décharge à
barrière diélectrique dans l’oxygène pour la
production de l’ozone

Dédicace
Je dédie ce modeste travail à :
Mes chers parents
Mes frères
Mes sœurs
Mes amis et Ma promotion
M-Tadjine

Remerciements
Je remercier le Dieu, tout puissant, de m’avoir donné la force et la
patience d’accomplir ce modeste travail de magister.
Merci également à tous qui m’ont aidé à l’élaboration de cette thèse.
C’est avec un grand plaisir que je saisie l’occasion offerte par la
Présentation de ce mémoire de magister pour remercier vivement, en
premier lieu, mon encadreur le Professeur Ahmed .BELASRI ,
responsable du laboratoire Physique des Plasmas Matériaux Conducteurs
et leurs Applications (L.P.P.M.C.A), qui a dirigé ce travail, avec
beaucoup de patience et d’intérêt. Je tiens à lui exprimer toute ma
reconnaissance pour la confiance qu’il m’a témoignée en m’intégrant
dans son laboratoire.
Je voudrais aussi à remercier: Professeur Ait Kaci Hocine Professeur à
l’USTO-MB, qui m’a fait l’honneur de présider le jury de cette thèse.
J’associe aussi mes remerciements aux membres du jury: Professeur
Baba Hamed Tewfik, Monsieur Dib Anis et Monsieur Benmoussa
Amar, d’avoir accepté d’examiner ce travail.
En fin, je voudrais également remercier tous les membres du laboratoire
(L.P.P.M.C.A).

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Table des matières
Table des matières… ..……...………..………………...……………….....................01
Liste des figures…...………………….……...………...……………….....................05
Liste des tableaux..……………..….………………...……………….........................07
Résumé .............…………….…….......……...………………....................................08
Introduction générale …………………...……………...……………….....................09
Chapitre 01: Généralités sur les Plasmas et de l’Ozone
I-1 Définition d’un plasma......………………………...………….....................……12
I-2 Chocs élastiques et inélastiques …………………...…………….....................…13
I-3 Constituants d’un Plasma…………………………...……....................…………13
I-3-1 Les électrons…………....………………...………………….....................……13
I-3-2 Les ions…… …………………………...……… ………....................……..…14
I-3-3 Les neutres…… ………………………...……… …………...................……...14
I-3-4 Les espèces excitée…………………...……… …………………............……..14
I-3-5 Les Photons…………..………………...……… …………............…………...14
I-4 Grandeurs caractéristiques d’un plasma…………...…………..…............………15
I-4-1 Densités de charges et degré ionisation………...………......................……......15
I-4-2 Température du plasma …………..……...……… …............…………………15
I-4-3 Libre parcours moyen…………..……...……… ………............…….……...…16
I-4-4 Longueur de Debye……...………………...………………............…………...16
I-4-5 Neutralité………………………...………...………………............…….……..17
I-5 Classification des plasmas… …………………….....………............……………17
I-5-1 Les plasmas chauds… …………………….....………............………...………18
I-5-2 Les plasmas thermiques (arc électrique) … …………………….....……..……18
I-5-3 Les plasmas froids… …………………….....…………….............……………18
I-6 Déférentes techniques de générés plasma froid......................................................18
I-6-1 Les plasmas radio-fréquences…………..……………………….............……..18
I-6-2 Les plasmas micro-ondes………..………………...…………..............……….19
I-6-3 Les plasmas par faisceau d’électrons…………..…………............……….…...19
I-7 Mécanisme de création d’une décharge…………..............………………….......19
I-7-1 Courbe de Paschen……………………….……..............………………….......20

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I-7-2 Mécanisme de claquage de Townsend……………..……............……………..22
I-8 Comment éviter la transition à l’arc ?...……….…………...……...............…...…25
I-9 Décharge à barrière diélectrique…………...……………....................…………..26
I-10 Les décharges plasmas par barrière diélectrique à la pression atmosphérique.....26
I-10-1 Les matériaux diélectriques…..…...……..……...…………............…...…..…26
I-10-2 Décharges contrôlées par barrières diélectriques......................………………27
I-10-2-1 Principe de fonctionnement d’une DBD……….………….........…………..27
I-10-3 Différentes Configurations de DBD ……….…….………….........…………..29
I-10-4 Différents régimes des DBD …………………….………….........…………..30
I-10-4-1 Décharge filamentaire …………………….………….........……………….31
I-10-4-2 Décharge luminescente ……..…………….………….........……………….31
I-11 Applications des DBDs………………...……...…............……………..………32
I-11-1 Domaine biomédical………...…………………...……............………………32
I-11-2 Domaine de l’environnement……...………...……............…………...……...34
I-11-3 Domaine industriel……………...………...………............………...……...…37
I-12 Généralités sur l’ozone……………………...……………............…………..…40
I-12-1 Historique de l’ozone…………………...…...…………............…………..…40
I-12-2 Propriétés physiques……...……………...………………………............……40
I-12-3 Propriétés chimique……...……………...……………………….............……41
I-12-4 La génération de l’ozone ….……………....……............………...…………..41
I-12-4-1 La décharge électrique….……………....……............………...……….…..42
I-12-4-2 La méthode photochimique….……………....……............…………….…..43
I-12-4-3 La méthode électrochimique….……..……....……............…………….…..44
I-12-5 Formation d’ozone de l’air ambiante ………..…...…..............………………44
I-12-6 Formation de l’ozone dans l'atmosphère ……...………..…............………….45
I-12-7 Stabilisation et stockage de l’ozone ………...…………………..............……46
I-12-8 Les différentes applications de l’ozone…….….………............…………...…47
I-12-8-1 Traitement de l'eau de piscine……..…..………...…………............……….47
I-12-8-2 Stérilisation de la bactérie de E.Coli……..…..………...…..............……….48
I-12-8-3 Purification de l’air……..…..………...…………............………………….49
I-12-8-4 L'ozone pour les blanchisseries industrielles……..…..………........……….50
I-12-9 Les avantages et les inconvénients de l’ozone……..…..………........………..52
I-12-9-1 Les avantages de l’ozone……………………...…..….............………….…52