Project

PlasMaCatDESIGN: De pakketmaterialen en -katalysatoren ontwerpen voor selectieve en energie-efficiënte plasma-gestuurde conversies

Acroniem
PlasMaCatDESIGN
Code
3179J0119
Looptijd
01-01-2019 → 31-12-2022
Financiering
Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen (FWO)
Onderzoeksdisciplines
  • Engineering and technology
    • Other engineering and technology
 
Projectomschrijving

Wetenschappelijke doelstellingen: Een plasma werkt volgens een ander principe dan thermische processen. Het is zeer efficient in het activeren en dissocieren van moleculen, maar mist selectiviteit bij het recombineren van moleculen. Bovendien speelt de fysische invloed van materialen op de eigenschappen van het plasma een belangrijke rol. Hierdoor is een nieuw concept voor de ontwikkeling van pakking/katalysator materiaal, aangepast aan het plasma, noodzakelijk om selectieve plasmakatalytische conversie technologie maximaal te valoriseren.

Daarom worden volgende wetenschappelijke doelstellingen beoogd:
1) Het ontrafelen van de materiaal-activiteit relaties om doorbraken te creeren in gestructureerde (geactiveerde) pakking materialen die de selectiviteit naar specifieke producten verhogen. Doel: het definieren van de fysische en chemisch/katalytische effecten om de plasma performantie te verhogen.
2) Het verbeteren van plasma gebaseerde C02 conversie processen. Het doel is de product selectiviteit naar specifieke producten te sturen door het wijzigen van de (katalytische) pakking materialen met tegelijkertijd een verhoging in energie efficientie en "space time yield". Doel: "space time yield" met minstens een factor 6 verhogen ten opzichte van het plasmaproces zonder pakking. Een energiekost lager dan 15 eV/geconverteerd molecule C02 of soortgelijk of beter dan thermische processen. Er wordt 80% selectiviteit vooropgesteld, al is dit sterk productafhankelijk.
3) Aantonen van de voordelen en beperkingen van het gebruik van niet-evenwicht plasmareacties naar selectieve vorming van Cl tot C3 platform chemicalien.
4) lnnovatieve methoden voor de ontwikkeling van (geactiveerde) materialen, als verbetering op de huidige technologieen
5) De haalbaarheid aantonen van de selectieve plasmakatalytische productie van anorganische amines vanuit stikstof en water. Doel: haalbaarheid aantonen voor de vorming van hydroxylamine. Terugvaloptie: N0/N02 met een minimale conversie van 2% om eenvoudige scheiding toe te laten en een energiekost vergelijkbaar met het Haber-Bosch proces (0.48 MJ/mol of ~5 eV/molecule).
6) Compatibiliteit van plasma conversie met verdunde, gemengde en/of onzuivere C02 stromen aantonen. De voordelen en beperkingen nagaan voor de valorisatie van verschillende typen C02 afvalstromen. We beogen het synergetisch voordeel (of in het slechtste geval de ongevoeligheid) van plasmakatalytische conversie, selectiviteit en efficientie bij specifieke percentages van onzuiverheden in C02 stromen, anders dan de waterstofbronnen, aan te tonen.
7) !nformatie verschaffen over de impact van plasmakatalytische processen op de toeleveringsketen door identificatie van techno-economische en milieuvoordelen.
8) Aantonen hoe de winstgevendheid van plasmakatalytische processen bei'nvloed wordt door verschillende vormen van onzekerheid voor zowel C02 conversie als N-fixatie. Doel: de cruciate R&D stappen identificeren om antwoord te bieden op deze onzekerheden.