Experimentele en computationele studie van diëlektrische barrière ontladingen voor milieutoepassingen.

Datum: 24 november 2014

Locatie: Campus Drie Eiken, Promotiezaal Q0.02 - Universiteitsplein 1 - 2610 Antwerpen-Wilrijk

Tijdstip: 14.30 uur

Organisatie / co-organisatie: Faculteit Wetenschappen

Promovendus: Robby Aerts

Promotor: Annemie Bogaerts

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Robby Aerts - Faculteit Wetenschappen



Abstract

Luchtverontreiniging is uitgegroeid tot één van de grootste problemen op onze aarde. Men kan nu met zekerheid zeggen dat ons klimaat verandert en de zeespiegel stijgt. Verder dreigt er in de toekomst een energiecrisis als gevolg van een tekort aan fossiele brandstoffen. Het is duidelijk dat drastische maatregelen nodig zijn om onze planeet leefbaar te houden voor de volgende generaties. Eén van deze maatregelen zijn de 20-20-20 doelstellingen opgelegd door de Europese Commissie, die het onderzoek voor milieu en energie gerelateerde toepassingen stimuleert.

In dit proefschrift worden twee milieu-toepassingen van plasmatechnologie onderzocht. De eerste is de behandeling van rookgassen, en meer specifiek de afbraak van vluchtige organische stoffen (VOS). De tweede is de omzetting van CO2 in waardevolle chemicaliën. Beide toepassingen hebben te kampen met hoge energiekosten onder klassieke (thermodynamische) voorwaarden, vanwege de chemische stabiliteit van de moleculen.

Plasmatechnologie is een veelbelovende technologie om deze thermodynamische barrières te overwinnen. In plasma’s treden reacties op met verschillende tijdschalen tussen verschillende soorten deeltjes, zoals elektronen, ionen, radicalen, moleculen en geëxciteerde deeltjes, waardoor nieuwe chemische routes mogelijk worden. In een plasma wordt immers de aangelegde elektrische energie direct overgedragen aan de elektronen, die het gas kunnen activeren door ionisatie, excitatie en dissociatie, waarbij reactieve deeltjes (ionen, geëxciteerde deeltjes, radicalen) gevormd worden, die verder gemakkelijk andere chemische reacties kunnen ondergaan. Voornamelijk lage temperatuur plasma’s, ook gasontladingen genoemd, tonen veelbelovende resultaten voor de afbraak van verontreinigende stoffen bij milde omstandigheden. Een veel voorkomend type van een gasontlading is de diëlektrische barrière ontlading (DBD) die met succes is opgeschaald voor de industriële productie van ozon. Bovendien wordt deze gasontlading vaak gebruikt voor onderzoek naar milieu-toepassingen.

De chemische complexiteit van gasontladingen maakt experimentele diagnostiek moeilijk en daarom worden in dit werk numerieke studies gebruikt om de onderliggende processen beter te kunnen begrijpen. Meer specifiek trachten we door de combinatie van een chemisch kinetisch model en experimenten inzicht te krijgen in de plasmachemie van gasontladingen gebruikt voor milieutoepassingen.