NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2015/met-microgolfplasma-ongekend-zuinig-co2-splitsen-differ/

Geprint op :
17 december 2018
06:40:12

De motivatie voor dit onderzoek is het verduurzamen van de energie-infrastructuur met als ultieme doel het verwezenlijken van een circulaire economie. Een proces dat elektriciteit 'opslaat' door CO een chemische brandstof, lost problemen van vraag en aanbod van fluctuerende wind- en zonnestroom op en maakt duurzame energie beschikbaar voor bijvoorbeeld de transportsector.

CO2-moleculen stuk trillen
De plasmabenadering van DIFFER voldoet aan de belangrijkste voorwaarden om dit te bereiken. De technologie is simpel, goedkoop, compact en snel aan en uit te zetten, à la de keukenmagnetron, en daarmee geschikt voor fluctuerend gebruik. De eigenschappen van het plasma maken ook ultieme efficiëntie mogelijk. Hierbij speelt het grote massaverschil tussen de elektronen en CO2-moleculen een hoofdrol. De lichte elektronen bewegen mee met het snel wisselende elektrische veld van de magnetron en dragen hun bewegingsenergie over aan neutrale CO2-moleculen door botsingen. Het massaverschil bepaalt ook dat deze energie voornamelijk in molecuulvibratie gaat zitten en geen snelheidsverandering teweeg kan brengen. Daar zit de essentie: door de CO2-moleculen steeds heftiger te laten trillen, vallen ze uiteindelijk uit elkaar en wel op de meest energie-efficiente manier.

Elektronen hergebruiken
Aangezien slechts een kleine fractie van de moleculen wordt geioniseerd - een zogeheten zwak-geioniseerd plasma - en de elektronen vele malen opnieuw botsen en weer energie opnemen van het magnetronveld, gaat nauwelijks vermogen verloren aan het in stand houden van het plasma. In deze sterk niet-evenwichtssituatie zijn de elektronen wel erg heet (meer dan 10.000 graden), maar blijven de moleculen, en ook de CO2-ionen, koud en dat bespaart energie.
De DIFFER-onderzoekers hebben deze methode van CO2 splitsen recent gepubliceerd. Ze laten zien hoe hun beste resultaten een energie-efficientie van bijna 50 procent halen. Dit is net iets meer dan het theoretische maximum van 42 procent in een thermische omzetting. Tevreden is het team nog niet, want uit de metingen blijkt dat ook in hun plasma thermische processen nog een hoofdrol spelen. In de publicatie staat ook een nieuwe manier om de snelle elektronen die het CO2 stuk te laten trillen, wél de hoofdmotor van het proces te maken.

Referentie
Van Rooij et al., Faraday Discuss. 183 (2015) 233. DOI: 10.1039/C5D00045A