A comparative study of the structure of CF₃Br and CF₃I doped methane flames

Laboratoire de combustion et systèmes réactifs, CNRS et université d’Orléans, 1C, av de la Recherche-Scientifique, 45071 Orléans cedex 2, France.

Abstract

Since the phase out of halon use there is an urgent need for finding alternative compounds for fire suppression. The objective of this work was to provide experimental results on the species formed in a methane flame seeded with CF₃I. The influence exerted by CF₃Br on the structure of the same methane flame has been studied as well to allow a direct comparison of the mechanisms induced by these two additives. The reference stoichiometric methane flame (flame I) and the flames seeded with 0.5% CF₃Br (flame II) or 0,5% CF₃I (flame III) were stabilized on a flat flame burner at low pressure (4,2 kPa). Species identification and quantitative analyses were performed by the molecular beam-mass spectrometry technique.

The structures of flames II and III are essentially similar, and species (HI, I₂, I) involved in the catalytic cycle responsible for the inhibition by brominated compounds : HBr, Br₂, Br are formed in similar amounts.

Résumé

L’interdiction de produire les halons. en particulier CF₃Br, rend urgent de trouver des produits de substitution comme agents d’extinction des feux accidentels. L’objectif de ce travail était d’étudier la nature des produits formés lorsque CF3I est introduit dans une flamme de méthane. L’influence exercée par CF₃Br sur la structure de la même flamme de méthane a également été considérée pour permettre une comparaison directe des mécanismes induits par ces deux additifs. La flamme de référence (I : flamme stoéchiométrique méthane-O₂-Ar (I) et les flammes inhibées, par addition de 0,5% de CF₃Br (II) ou 0.5% CF₃I (III) ont été stabilisées sur un brûleur à flamme plate sous pression réduite (4.2 kPa). L’identification et l’analyse des espèces chimiques a été réalisée par prélèvement par formation d’un faisceau moléculaire couplé à un spectromètre de masse.

Les structures des flammes II et III sont essentiellement identiques. En particulier, les espèces (HI, I₂, I) similaires à celles impliquées dans le cycle catalytique d’inhibition des flammes par le brome : HBr, Br₂ et Br sont présentes en concentrations voisines.