Plasma technology - A novel solution for CO2 conversion?

Datum: 9 mei 2017

Locatie: UAntwerpen, Campus Middelheim, A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Middelheim)

Tijdstip: 14.30 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Chemie

Promovendus: Ramses Snoeckx

Promotor: Annemie Bogaerts

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Ramses Snoeckx - Faculteit Wetenschappen, Departement Chemie



Abstract

De conversie van CO2 in waardevolle chemicaliën en brandstoffen wordt beschouwd als één van de grootste uitdagingen van de 21ste eeuw. Door de beperkingen van de traditionele thermische technieken worden reeds verscheidene nieuwe technologieën ontwikkeld. Een veelbelovende speler in dit gebied, die tot op heden weinig aandacht heeft gekregen, is plasmatechnologie. De voordelen zijn milde procescondities, makkelijke opschaling en gasactivering door energetische elektronen in plaats van warmte. Hierdoor kunnen thermodynamisch moeilijke reacties, zoals CO2-splitsing en “dry reforming” van methaan, doorgaan met aanvaardbare energiekost.

Het doel van dit doctoraat is om bij te dragen tot de centrale onderzoeksvraag, of plasma’s zich kunnen ontwikkelen tot een waardevolle technologie voor de omzetting van CO2, bij voorkeur in chemicaliën en/of brandstoffen. Vanwege de complexiteit van het gehele proces kan deze vraag niet gemakkelijk beantwoord worden. Daarom is het nodig om eerst antwoorden te zoeken op enkele andere vragen die betrekking hebben op specifieke aspecten van dit proces. Veel onderzoek in dit gebied is nog steeds gebaseerd op aannames zonder goede inzichten in de plasma (-chemische en -fysieke) processen. Als zodanig is er een duidelijke behoefte aan modellering, om de experimentele resultaten beter te begrijpen en te interpreteren, en nog belangrijker, om bestaande experimenten te verbeteren.

Door het gebruik van computersimulaties in combinatie met experimenten draagt ​​dit proefschrift bij aan de ontwikkeling van verschillende reactiechemie sets die worden gebruikt voor een beter inzicht in de complexe plasmachemie van een diëlektrische barrière ontlading (DBD) en voor het ontrafelen van de onderliggende chemische reactiepaden.

We onderzochten: (i) de gecombineerde omzetting van CO2 en CH4, zogenaamde “dry reforming” van methaan (DRM); de (ii) mogelijkheden van kunstmatige fotosynthese met behulp van plasmatechnologie door de gecombineerde omzetting van CO2 met H2O; en (iii) de eerste stappen naar de omzetting van CO2 onder niet-ideale laboschaal situaties worden genomen, waarbij het effect van N2 zowel als onzuiverheid en mengconcentratie bij de omzetting van CH4 en CO2 wordt onderzocht.

Tenslotte wordt een kritische beoordeling gemaakt van plasmatechnologie voor CO2 conversie. De vier hoofdprocessen, zijnde zuivere CO2-splitsing, CO2 + CH4 (DRM), CO2 + H2O (kunstmatige fotosynthese) en CO2 + H2 (hydrogenatie van CO2) worden onder de loep genomen en vergeleken met de andere nieuwe technologieën, om conclusies te trekken en een blik te werpen op de vraag: plasmatechnologie - een vernieuwende oplossing voor CO2 conversie?



Url: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen