Opis projektu
Spalanie wspomagane plazmą zmniejszy emisje CO2
Emisje CO2 pochodzące ze spalania paliw stanowią większość antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych. O ile ekologiczne rozwiązania oparte na energii elektrycznej trafią na rynek dopiero po 2040 roku, technologie spalania neutralnego pod względem emisji CO2 (biopaliwa) oraz bezemisyjnego spalania (wodór) stanowią obiecujące alternatywy. Dotychczas nie udało się jednak spełnić wymogów coraz bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących emisji zanieczyszczeń, w szczególności tlenków azotu i tlenku węgla. Spalanie wspomagane plazmą może stanowić rozwiązanie tych bolączek, jednak nie znamy jeszcze wpływu stosowania tej metody na zanieczyszczenia. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu GREENBLUE zamierza przeprowadzić badania mające na celu opracowanie solidnego i adaptacyjnego modelu umożliwiającego przewidywanie skutków stosowania spalania wspomaganego plazmą w dużych komorach spalania. Badacze zaprezentują także stabilny, zrównoważony płomień paliwo/powietrze lub wodór/powietrze o niskiej zawartości tlenku azotu w komorze spalania odpowiadającej silnikowi lotniczemu.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-ADG - Advanced GrantInstytucja przyjmująca
91192 Gif Sur Yvette
Francja