Descrizione del progetto
Comprendere la combustione dell’alluminio in vapore per l’energia verde
L’alluminio sta emergendo come combustibile a zero emissioni di carbonio e ad alta energia, presentandosi quale alternativa ai combustibili fossili. Tradizionalmente utilizzato nei motori a razzo a combustibile solido, sta venendo ora esplorato ai fini della combustione pressurizzata in vapore al fine produrre due prodotti di alto valore, calore ad alta temperatura e idrogeno; ciononostante, la comprensione delle complesse dinamiche relative alla combustione stazionaria di alluminio in vapore è tuttora limitata. Il progetto A-STEAM, finanziato dal CER, svelerà i complessi fenomeni che regolano la combustione pressurizzata dell’alluminio in vapore studiando l’intera gamma di scale esistenti, dalle singole particelle di dimensioni micrometriche alle fiamme turbolente con milioni di particelle. A-STEAM combinerà simulazioni ad alta fedeltà, modellizzazione avanzata ed esperimenti su misura con il duplice obiettivo finale di far progredire la comprensione della combustione alluminio in vapore e di fornire una guida per una nuova tecnologia a zero emissioni di carbonio nella comunità di ricerca in materia di combustibili metallici.
Obiettivo
Metal fuels are emerging as a zero-carbon, high-energy density replacement for fossil fuels due to their availability and recyclability using renewable energy. Aluminum (Al) powder has been investigated mostly in air/O2 as an additive in solid rocket engines. Recently, Al continuous pressurized combustion in steam has attracted considerable interest for on-demand co-production of high-temperature heat and H2. Combustion in pressurized steam lowers flame temperatures and minimizes emissions of undesirable and hard-to-collect Al2O3 nanoparticles. Quantitative understanding of the dynamics of multi-phase and multi-scale Al-steam flames, driven by microscopic transport processes, phase changes, as well as homogeneous and heterogeneous chemical reactions at the particle level, is largely lacking. A-STEAM will unravel the fundamental properties of pressurized Al-steam flames for the entire scientific chain, from single particles to turbulent flames with millions of particles, through a well-orchestrated combination of high-fidelity simulations, advanced modeling, and tailored experiments. We will combine and develop our unique computational capabilities in fully resolved direct numerical simulations (FR-DNS) at the particle level, novel particle-in-cell (PIC) models considering particle-attached/particle-detached flames and Al2O3 nanoparticle formation, carrier-phase DNS (CP-DNS), and large eddy simulations (LES) of turbulent confined flames. The unique combination of numerical studies and tailored experiments will lead to a substantial breakthrough in knowledge by quantifying physicochemical processes in Al-steam combustion, bridging the gap between single particles and turbulent flames. Our numerical-experimental database of reference Al-steam flames, together with science-based best practice guidelines for future Al burners, will also empower the broader metal fuel research community and guide future system design and implementation of this carbon-free technology.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
64289 Darmstadt
Germania