Projektbeschreibung
Plasmagestützte Verbrennung verringert CO2-Emissionen
CO2-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe sind für den Großteil der anthropogenen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Während die kommerzielle Entwicklung sauberer, elektrifizierter Lösungen kaum vor 2040 abgeschlossen sein dürfte, bieten sich Verbrennungstechnologien auf der Basis CO2-neutraler Biokraftstoffe oder CO2-freien Wasserstoffs als vielversprechende Alternativen an. Bislang jedoch können mit ihnen die immer strengeren Vorschriften über Schadstoffemissionen, insbesondere im Zusammenhang mit Stickstoffmonoxid/Stickoxiden und Kohlenmonoxid, nicht erfüllt werden. Die plasmagestützte Verbrennung könnte eine Lösung für dieses schwierige Problem sein, aber die Auswirkungen dieses Verfahrens in Bezug auf die Schadstoffe sind noch nicht vollständig erforscht. Das EU-finanzierte Projekt GREENBLUE wird nun ein robustes und anpassungsfähiges Modell zur Vorhersage der Effekte bei der plasmagestützten Verbrennung in großtechnischen Brennkammern entwickeln sowie eine stabile, stickstoffmonoxidarme, nachhaltige Brennstoff-Luft- oder Wasserstoff-Luft-Flamme in einer für Flugzeugtriebwerke repräsentativen Brennkammer demonstrieren.
Ziel
To fight climate change, we must urgently reduce the CO2 emissions caused by fossil-fuel combustion, which represents today over 80% of the primary energy production. Clean electrified solutions are on the horizon but are unlikely to reach commercial development before 2040. Novel CO2-neutral (biofuels) or CO2-free (H2) combustion technologies are widely considered, but these technologies face increasingly stringent regulations on pollutant emissions, in particular nitric oxides and carbon monoxide. To reduce pollutants, the strategy is to use low-temperature flames. However, these flames are prone to instabilities and extinction, thus causing safety issues. Plasma-assisted combustion (PAC) is a highly promising method to stabilize low-temperature flames thanks to the extraordinary ability of plasma discharges to efficiently produce combustion-enhancing radicals. Today, however, their effects on pollutants are poorly understood and their scalability to industrial combustors remains to be proven.
Our goal is to bring PAC to the level of maturity needed to make it practical on real combustion devices. For this, we will first elucidate the thermochemical mechanisms of plasma stabilization in CH4- and H2-air flames and their impact on pollutant emissions. This will require measuring the rates of poorly known reactions involving excited electronic states of molecules with advanced femtosecond optical diagnostics. With this knowledge, we will explore two novel strategies to minimize pollutants. We will then develop a robust and versatile multi-physics model to predict PAC effects in large-scale combustors. The final challenge will be to demonstrate for the first time a stable, low NOx, hydrogen/air flame in a combustor representative of aircraft engines. Beyond combustion, this project will open novel ways to better predict, control, and enhance chemical processes in applications such as hydrogen production, CO2 conversion, bio-decontamination, or materials synthesis.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
91192 Gif Sur Yvette
Frankreich