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Greenhouse Gas and Pollutant Emission Reductions using Plasma-Assisted Combustion for a Blue Planet

Descrizione del progetto

Combustione assistita dal plasma per ridurre le emissioni di CO2

Le emissioni di CO2 derivanti dalla combustione di carburanti rappresentano la gran parte delle emissioni di gas a effetto serra antropogeniche. Sebbene le soluzioni elettrificate pulite non raggiungeranno lo sviluppo commerciale prima del 2040, le tecnologie di combustione a (biocarburanti) a zero emissioni di CO2 e a (idrogeno) privo di CO2 offrono alternative promettenti. Tuttavia, finora, non sono in grado di soddisfare normative sempre più stringenti sulle emissioni inquinanti, in particolare per quanto riguarda gli ossidi di azoto e il monossido di carbonio. La combustione assistita dal plasma può essere una risposta a questa difficoltà; eppure, l’effetto del metodo sugli inquinanti non è del tutto chiaro. Il progetto GREENBLUE, finanziato dall’UE, fornirà l’attività di ricerca per sviluppare un modello solido e adattabile per la previsione degli effetti della combustione assistita dal plasma in combustori su larga scala e dare prova di una fiamma a base di carburante/aria o idrogeno/aria stabile, a basso contenuto di ossido nitrico e sostenibile in un combustore rappresentativo di motori per velivoli.

Obiettivo

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.

Meccanismo di finanziamento

ERC-ADG - Advanced Grant

Istituzione ospitante

CENTRALESUPELEC
Contribution nette de l'UE
€ 2 352 859,00
Indirizzo
PLATEAU DE MOULON 3 RUE JOLIOT CURIE
91192 Gif Sur Yvette
Francia

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Regione
Ile-de-France Ile-de-France Essonne
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 497 336,00

Beneficiari (2)