Energie op aanvraag is een hoeksteen van de moderne samenleving. Momenteel is fossiele brandstof de primaire energiebron, maar met het oog op de onmiskenbare opwarming van het klimaat is een alternatieve brandstof hard nodig.
Metaalpoeders zijn een verleidelijke, volledig koolstofvrije en recyclebare optie voor zo'n brandstof. De verbrandingsproducten zijn vaste metaaloxidedeeltjes, die na afvang weer kunnen worden gerecycled tot metaalpoeders met behulp van groene elektriciteit.
De technologie die nodig is om metaalpoederaerosolen op een stabiele en betrouwbare manier te verbranden, staat echter nog in de kinderschoenen. Een snelle groei van de technologie is onwaarschijnlijk, omdat fundamenteel begrip van de verbranding van dichte metaalaerosolen grotendeels ontbreekt. Hierin ligt een onontgonnen gebied van fundamenteel onderzoek, met een enorm potentieel voor praktische toepassing. Fundamentele principes achter metaalbrandstofvlammen worden in dit voorstel behandeld, in een stapsgewijze, gecombineerde experimentele en theoretische/numerieke benadering.
Op het niveau van afzonderlijke deeltjes zal ik de invloed van wederzijdse interacties ontrafelen. Hun opeenvolgende ontsteking zal verbrandingsgolffronten creëren die door metaalaerosolen reizen. Dergelijke planaire vlamfronten zullen in het lab worden gecreëerd en numeriek worden bestudeerd en vervolgens worden gebruikt als bouwsteen voor het modelleren van 3D-vlammen. Tot slot zullen Bunsen-type branders worden ontwikkeld om turbulente, 3D-vlammen te karakteriseren.
Gedetailleerde experimenten met behulp van microscopie voor de samenstelling van metaal-(oxide)deeltjes en nieuwe optische diagnostische technieken op speciale, laboratoriumschaal metaalaerosolbranders zullen dienen als benchmarks voor de validatie van modellen.
Ik heb 30 jaar ervaring in theoretisch, numeriek en experimenteel verbrandingsonderzoek, met de focus op fundamentele aspecten van verbrandingsprocessen die relevant zijn voor praktische toepassingen. In dit project zal deze ervaring de basis vormen om een nieuwe richting in fundamenteel verbrandingsonderzoek te verkennen.
Dit METALFUEL-project zal een impuls geven aan een nieuwe tak van verbrandingsonderzoek, met het potentieel voor baanbrekende toepassingen.
