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Pioneering physics-based design of two-phase flow in energy materials via wettability control

Descrizione del progetto

Sfruttare la bagnabilità negli strumenti di progettazione computazionale per i materiali porosi

Molti dispositivi per l’energia pulita, come le celle a combustibile, contengono materiali porosi a contatto con i fluidi. Questi pori influenzano la bagnabilità della superficie, ovvero la sua capacità di mantenere il contatto con un liquido. Questa proprietà dipende sia dalle interazioni intermolecolari tra il liquido e la superficie (forze adesive) sia da quelle all’interno del liquido stesso (forze coesive). Questo parametro di progettazione è fondamentale ma ancora poco definito, in particolare per il flusso bifase. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto EnergyLeap si propone di sviluppare strumenti di progettazione per i materiali porosi nei dispositivi energetici di prossima generazione. Sfruttando la microfluidica e i metodi computazionali, i risultati potrebbero avere un impatto di vasta portata sulle tecnologie dell’energia pulita, sulla diagnosi delle malattie e su altre applicazioni dei sistemi di flusso ingegnerizzati.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

UNIVERSITETET I OSLO
Contributo netto dell'UE
€ 267 418,56
Indirizzo
PROBLEMVEIEN 5-7
0313 Oslo
Norvegia
Regione
Norge Oslo og Viken Oslo
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato