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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Demystifying interface accommodation coefficients in liquid-vapor phase change devices: role of surface charge, contaminant, and confinement

Descripción del proyecto

Estudio del transporte interfacial líquido-vapor

El cambio de fase líquido-vapor tiene una gran importancia en la generación de energía y procesos térmicos. Los avances en micro y nanoingeniería han revelado la importancia de la resistencia al transporte interfacial. Sin embargo, comprender los coeficientes de acomodación interfacial, que cuantifican las probabilidades de evaporación y condensación, sigue siendo un reto debido a las limitaciones de los diseños experimentales actuales. En el proyecto DIAL, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, se examinarán estos coeficientes estudiando las cargas superficiales, la contaminación y el nanoconfinamiento mediante microscopía infrarroja y confocal Raman. El objetivo es establecer una referencia para los coeficientes de acomodación interfacial mediante la evaporación de gotas en vacío. Además, se analizará el impacto de los contaminantes en la evaporación desde poros a escala micrométrica y se relacionarán los coeficientes con el rendimiento de dispositivos. Los experimentos contribuirán a mejorar la comprensión del transporte interfacial líquido-vapor. También aportarán nuevos conocimientos para el diseño de sistemas de energía y agua.

Objetivo

Liquid-vapor phase change is essential in power generation, heating and cooling, thermal desalination, and membrane distillation. With the advancements enabled by micro/nanoengineering of phase change devices, the interfacial transport resistance becomes increasingly important, dictating the ultimate performance limit. However, fundamental understanding of the interfacial process remains elusive, particularly regarding the interface accommodation coefficients (IACs), which quantify the probability of evaporation and condensation events at the molecular level. Characterizing IACs has been a long-standing challenge, primarily due to the lack of experimental designs sensitive enough to molecule-interface interactions and capable of distinguishing various contributing factors.

The DIAL project aims to demystify the complexities surrounding IACs arising from three key factors – surface charges, interface contamination, and nanoconfinement. Here, we decouple these largely overlooked or insufficiently studied factors by designing a series of targeted experiments, leveraging IR and confocal Raman microscopy for combined thermometry and chemical analysis. With evaporating droplets in vacuum, we establish the baseline for IACs first on pure and then on charged and contaminated fluids. Meanwhile, to investigate the effect associated with phase change devices, we characterize contaminant migration and the corresponding impact on evaporation from membranes with microscale pores and at the same time, build a multiscale model relating IACs to device performance. Finally, with evaporation from sparsely spaced nanotube arrays, we examine the nanoconfinement effect on IACs, overcoming the optical diffraction limit.

By isolating or minimizing specific effects in each configuration, our experiments collectively advance the fundamental understanding of liquid-vapor interfacial transport while offering practical design insights for all interface-sensitive energy and water systems.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2025-STG

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Institución de acogida

ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE
Aportación neta de la UEn
€ 2 329 985,00
Dirección
BATIMENT CE 3316 STATION 1
1015 Lausanne
Suiza
Región
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Vaud
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 2 329 985,00

Beneficiarios (1)