Efficiënte CO2 conversie d.m.v. een microgolf plasma: uitbreiding van de chemie voor prestatie verbetering.
Abstract
Plasma-gebaseerde CO2 conversie naar waardevolle chemicaliën is veelbelovend, maar het volledige potentieel moet nog worden ontdekt. Hiervoor zal ik een microgolfplasma onderzoeken en focussen op de uitbreiding van de chemie, op drie innovatieve manieren. Ten eerste zal ik CO2-splitsing combineren met de toevoeging van CH4 (een ander broeikasgas) en/of H2O om hoogwaardig syngas in één stap te produceren. Bovendien zal ik vaste koolstof na het plasma introduceren om de selectiviteit naar de gewenste producten (zuiver CO of syngas) te bevorderen. Daarnaast zal ik de prestaties trachten te verbeteren via innovatieve reactor "engineering" en focussen op de gasstroomdynamica om nieuwe chemische routes voor hetzelfde reactantmengsel te ontdekken. Ik zal mijn experimenten ondersteunen met een grondig computationeel onderzoek d.m.v. chemische reactiekinetiek en gasstromingsdynamica, zowel in de plasmareactor als in het koolstofbed. Dit zal mij toelaten om de sleutelfactoren voor reactieverbetering te identificeren zonder een breed scala aan experimentele condities te moeten testen in een zgn. "trial-and-error" benadering. Het uiteindelijke doel van mijn onderzoek is het bereiken van een diepere fundamentele kennis van de mechanismen evenals volledige karakterisering van de plasmaprestaties, wat plasmatechnologie tot op een commercieel niveau kan brengen en de transitie naar een meer duurzame economie kan stimuleren.Onderzoeker(s)
- Promotor: Bogaerts Annemie
- Mandaathouder: Biondo Omar
Onderzoeksgroep(en)
Project website
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Een beter begrip van microgolfplasma voor CO2 conversie, via modellering en experimenten
Abstract
Het doel van dit project is om de energie-efficiëntie van CO2-conversie en "dry reforming" van methaan (DRM) in een microgolfplasma te verbeteren door een combinatie van modellering en experimenten, om de onderliggende mechanismen beter te begrijpen. De modellering is gebaseerd op chemische kinetiekmodellering, die de gedetailleerde plasmachemie beschrijft, met speciale aandacht voor de vibratiekinetiek van CO2, evenals de interactie van de productmix (CO/O/O2 en niet-gereageerd CO2) met een koolstofbed dat na de plasmareactor geplaatst wordt, om de CO2-conversie verder te verbeteren. De experimenten worden uitgevoerd bij DIFFER (gezamenlijk doctoraat onder co-supervisie van prof.dr. Gerard van Rooij), en maken gebruik van laserverstrooiing en optische emissiespectrometrie, om het werkelijke plasmavolume in de reactor en de typische plasmakarakteristieken te meten. Specifiek wordt onderzocht hoe CH4 toevoeging aan een CO2 plasma de plasmacontractie en de onderliggende mechanismen beïnvloedt. Ook worden voorwaartse versus achterwaartse vortex-gasstroomontwerpen vergeleken, omdat deze laatste aanleiding kunnen geven tot minder cokesvorming, en dus betere prestaties.Onderzoeker(s)
- Promotor: Bogaerts Annemie
- Mandaathouder: Biondo Omar
Onderzoeksgroep(en)
Project website
Project type(s)
- Onderzoeksproject