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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Pioneering physics-based design of two-phase flow in energy materials via wettability control

Descripción del proyecto

Integración de las propiedades de humectabilidad en las herramientas de diseño computacional de materiales porosos

Muchos dispositivos de energía limpia, como las pilas de combustible, contienen materiales porosos en contacto con fluidos. La presencia de poros influye en la humectabilidad de la superficie, es decir, en su capacidad para mantener el contacto con el líquido. Esta propiedad depende tanto de las interacciones intermoleculares entre el líquido y la superficie (fuerzas adhesivas) como de las interacciones dentro del propio líquido (fuerzas cohesivas). A pesar de ser un parámetro de diseño fundamental, la humectabilidad sigue estando poco definida, sobre todo en situaciones de flujo bifásico. El objetivo del proyecto EnergyLeap, que cuenta con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, es desarrollar herramientas de diseño de materiales porosos para dispositivos energéticos de nueva generación. Gracias al uso de la microfluídica y técnicas computacionales, estos avances podrían revolucionar tecnologías de energía limpia, mejorar el diagnóstico de enfermedades y beneficiar diversas aplicaciones que involucran sistemas de flujo artificiales.

Objetivo

We are at a pivotal time in climate action. To fight climate change, we need to accelerate scale-up of clean energy technologies, like fuel cells, electrolyzers, and batteries, which underpin our energy transition. A major bottleneck in accelerating rational design of next-generation devices is the non-optimal, heterogenous, and often stochastic nature of porous materials within these devices. A vital design parameter of porous materials is pore-scale wettability, which can fundamentally alter transport of species, and thereby dictate device performance. However, we do not yet know the ideal wettability configuration to design our devices around due to fundamental gaps in our understanding of mixed wettability.
In this project, I plan to synergistically combine three fields – physics, energy engineering, and automation – to provide a fundamental blueprint to design two-phase flow in next-generation energy materials. First, I will create a microfluidic platform to conduct high-throughput experiments and statistically analyse the effect of a wide range of wettability combinations on flow patterns. State-of-the-art wettability models will be advanced and validated using experiments and create a “mixed-wet phase diagram”. I will then computationally explore the established phase diagram to create designer porous materials with directed transport properties for energy application. Then, superior computational designs will be tested experimentally to cross-validate model capabilities and propose porous media for energy applications (with a focus on water transport in fuel cells).
The multi-disciplinary physics-informed design strategy employed in the study is expected to benefit diverse clean energy technologies, with potential applications in microfluidic disease diagnosis and other engineered flow systems.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinador

UNIVERSITETET I OSLO
Aportación neta de la UEn
€ 267 418,56
Coste total
Sin datos