Gas-oppervlakte interactiesimulatie in industriële optica, waterstof en adsorptie van giftige gassen

Inleiding

Klimaatverandering en stijging van de gemiddelde temperatuur op aarde zijn cruciale problemen waarmee de mensheid in de 21e eeuw wordt geconfronteerd. De wetenschap heeft aangetoond dat er een rechtstreeks verband bestaat tussen de klimaatverandering en de CO2-emissies in de atmosfeer door menselijk toedoen. In dit kader kan gasafvang uit de lucht een levensvatbare, CO2 netto-negatieve oplossing zijn.

Technische Oplossingen

Het gebruik van een zeer poreus materiaal bekleed met een adsorberende stof is een veelbelovende technische oplossing die voor vele toepassingen van gasadsorptie kan worden ingezet, zoals:

• De afvang van CO2
• Afvang van andere giftige industriële gassen
• Adsorptie van waterstofmoleculen

Om het materiaal en de werking van het apparaat waarin de technologie is ingebed goed te ontwerpen, moeten de fundamentele processen die leiden tot de gasadsorptie en desorptie uit het poreuze materiaal nauwkeurig worden gemodelleerd om zo te komen tot een accurate bepaling van de effectiviteit hiervan.

Doel van het Project

Het doel van dit project is onderzoeken of het technisch en economisch haalbaar is de gasadsorptie en desorptie van zeer poreus materiaal binnen industriële toepassingen te simuleren. Dit gebeurt middels een combinatie van:

1. Direct Simulation Monte Carlo methode (DSMC), een computersimulatie op basis van een numerieke methode om gasstromen te modelleren
2. Modellering van oppervlaktechemie van de gasadsorptie

Daarnaast wordt in deze haalbaarheidsstudie onderzocht of de resultaten die zijn behaald bij de adsorptie van CO2 ook haalbaar zijn binnen drie andere toepassingen:

1. Waterstofgas
2. Giftige industriële gassen
3. Vervuiling van optica zoals spiegels, lenzen en lasers binnen de industrie

Onderzoeksactiviteiten

Binnen dit onderzoek worden de volgende activiteiten uitgevoerd:

• Een literatuurstudie
• Technische haalbaarheidstoetsing middels numerieke modellering van testconfiguraties
• Marktverkenning om potentiële partners en klanten in kaart te brengen
• Concurrentieanalyse om deze methode te vergelijken met zowel technisch als commercieel beschikbare alternatieven

Uitvoerder van het Onderzoek

Dit haalbaarheidsonderzoek wordt uitgevoerd door FLOW Matters, een startup die is gevestigd op de faculteit toegepaste natuurkunde van de Technische Universiteit Eindhoven, opgericht in 2018. Het bedrijf richt zich op het verkopen van software en bijbehorend advies op het gebied van op natuurkunde gebaseerde simulaties van gas- en vloeistofmechanica. Wanneer de uitkomsten van dit haalbaarheidsonderzoek...