Descripción del proyecto
Superficies contra las incrustaciones con resistencia intrínseca a la corrosión para aplicaciones de agua y energía
La corrosión por cristalización (un subconjunto importante de formas de corrosión que se producen cuando las superficies sólidas calentadas entran en contacto con el agua, lo que provoca que las sales disueltas inicialmente precipiten y desarrollen depósitos incrustados no deseados) tiene un impacto negativo en los sistemas de conversión de energía y tratamiento de aguas. Las sales como el carbonato cálcico y el sulfato de calcio pueden inhibir significativamente la transferencia de calor en los intercambiadores de calor y reducir el rendimiento del flujo en las membranas. A pesar de los considerables esfuerzos, los recubrimientos diseñados racionalmente que resisten a la corrosión de la cristalización sin depender de métodos activos como los aditivos que inhiben la incrustación siguen siendo esquivos. El proyecto DESCALE, financiado con fondos europeos, investigará los mecanismos que pueden inhibir la nucleación de las incrustaciones y reducir la adhesión basada en la composición de incrustaciones y la topografía del revestimiento contra las incrustaciones, lo que constituye un enfoque sostenible. Esto conducirá al diseño de unas mejores superficies contra las incrustaciones que sean más ecológicas que los aditivos que inhiben la incrustación.
Objetivo
Crystallization fouling, a process where scale forms on surfaces, is pervasive in nature and technology, negatively impacting the energy conversion and water treatment industries. Despite significant efforts, rationally designed materials that are intrinsically resistant to crystallization fouling without the use of active methods like antiscalant additives (which can persist long after their disposal and the toxicological impact of which in effluent is questioned) remain elusive. This is because antiscalant surfaces are constructed today without sufficient reliance on an intricate but necessary science-base, of how interweaved interfacial thermofluidics, nucleation thermodynamics, and surface nanoengineering control the onset of nucleation and adhesion of frequently encountered scaling salts like calcium carbonate and calcium sulfate. Such scaling salts are common components of fouling deposits in industrial heat exchangers and membranes, which significantly inhibit heat transfer and flow performance. Therefore, guided by interfacial thermofluidic and thermodynamics theories, and employing advanced experimental methods in the areas of surface nanoengineering and diagnostics, this project will develop an integrated knowledge-base for how engineered surfaces can beneficially interact with interfacial transport phenomena in order to significantly advance antiscalant surfaces. We aim to pinpoint mechanisms for inhibiting scale nucleation and reducing adhesion in order to design and engineer antiscalant materials based on the collaborative action of their composition and topography. The effects of surface texture curvature, surface composition, and substrate compliance on scale nucleation and adhesion have intertwined and sometimes competing impacts, which we aim at elucidating to realize high performance scale-phobic surfaces. Connected to this are cutting edge materials fabrication techniques and considerations to the development of surfaces for future applications.
Ámbito científico
- natural sciencesphysical sciencesastronomyplanetary sciencesplanetary geology
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryalkaline earth metals
- natural sciencesphysical sciencesthermodynamics
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsenergy conversion
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
8092 Zuerich
Suiza