Veni-beurs voor ‘Onthul met laserdiagnostiek de lokale NOx- en flashbackfysica van H2-vlammen
Vijf veelbelovende onderzoekers van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft hebben een Veni-financiering ontvangen van NWO. De financiering, van in totaal 280.000 euro per persoon, stelt de winnaars in staat om hun individuele onderzoeksconcepten de komende drie jaar verder te ontwikkelen. Vandaag stellen we Francesca de Domenico aan je voor.
Onderzoek
“Vliegtuigen op waterstofverbranding zijn veelbelovende kandidaten om de luchtvaart koolstofarm te maken. Mijn project draagt bij aan het verwezenlijken hiervan. Ik zal 'experimentele ogen' bouwen op waterstofvlammen: een nieuwe op laser gebaseerde 'thermometer' die in staat is om de lokale temperatuur en het geproduceerde NO-gehalte te meten. Met deze nieuwe diagnose kan ik de mechanismen achter de vorming van verontreinigende stoffen en instabiliteiten op waterstofvlammen beter begrijpen, wat uiteindelijk zal leiden tot de ontwikkeling van strategieën om deze te verminderen.”
Francesca De Domenico: unieke tool
"Deze Veni is zo belangrijk voor me, omdat het me in staat stelt de volgende stappen van mijn onderzoek te zetten. Ik ben geïnteresseerd in de ontwikkeling van nieuwe, schone verbrandingstechnologieën voor luchtvaartvoortstuwing, en met dit project bouw ik een uniek instrument, waarmee ik beter kan begrijpen hoe 'schoon' mijn H2-vlammen zijn. Bovendien kan ik met dit project mijn achtergrond in laserdiagnostiek combineren met het onderzoek naar schone verbrandingssystemen op H2-basis, dat ik hier aan de TU Delft doe. De techniek die ik ga ontwikkelen is uitermate geschikt voor H2-verbrandingstoepassingen onder hoge druk, die we nodig hebben voor de ontwikkeling van de volgende generatie vliegtuigmotoren. Dit gaat unieke informatie opleveren over de stabiliteit en NOx-emissies van H2-vlammen; de belangrijkste problemen die we moeten oplossen voordat we veilige H2-aangedreven vliegtuigen kunnen inzetten. Deze techniek gaat ons helpen een portfolio te ontwikkelen van geavanceerde laser diagnostische instrumenten voor scalaire grootheden die we hier op de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek hebben. Tijdens dit project zal ik ook voor het eerst hogedruk verbrandingsonderzoek doen in onze laboratoria. Deze beurs helpt onze faculteit om verder te groeien in de experimentele mogelijkheden voor groene verbrandingstechnologieën."
Green Propulsion Lab
"Mijn missie is om de manier waarop we vliegtuigen aandrijven radicaal te veranderen en te verduurzamen door gebruik te maken van de unieke natuurkundige inzichten die experimentele data opleveren. Aan de TU Delft werk ik aan de bouw van een 'Green Propulsion Lab' voor nieuwe verbrandingstechnologieën en geavanceerde diagnostiek. Natuurlijk is er al infrastructuur opgebouwd door promovendi en collega's. Mijn doel is om van dit lab een toonaangevend centrum voor schone verbranding te maken. Ik wil de hoeksteen leggen van een geavanceerd laboratorium voor het ontwikkelen en testen van groene verbrandingstechnologieën. Ik wil het fundamentele begrip van de mechanismen van NOx-productie en vlamterugslag in waterstofvlammen toegankelijk maken en nieuwe kennis over hun gedrag verzamelen."
Emissiearme verbrandingstechnologieën
"De grote uitdaging waar we elke dag voor staan, is de strijd tegen klimaatverandering (neem de recente branden in heel Zuid-Europa als voorbeeld). De EU wil tegen 2050 klimaatneutraal zijn, wat zowel een dringende maatschappelijke uitdaging is als een kans om een betere toekomst op te bouwen. Met dit project wil ik bijdragen aan de ontwikkeling van verbrandingstechnologieën met lage emissies. Dit zal impact hebben op het milieu en de volksgezondheid, en leiden tot een maatschappelijke verandering doordat brandstoffen op basis van koolstof worden vervangen door brandstoffen op basis van waterstof."
Diagnostische opstelling
"Waterstofstraalmotoren zijn essentieel om de luchtvaart koolstofvrij te maken. Waterstof kan echter niet zomaar als brandstof worden 'ingepast' in de huidige vliegtuigmotoren, omdat het substantieel verschilt van kerosine, dat momenteel in vliegtuigmotoren wordt gebruikt. De invloed van H2-verbrandingseigenschappen op belangrijke aspecten zoals stabiliteit en NOx-productie moet fysisch worden begrepen voordat we waterstof kunnen toepassen in groene verbrandingstechnologieën. Experimentele data zijn essentieel om inzicht te krijgen in deze effecten, waterstofstromen te modelleren en de huidige beperkingen te overwinnen. Tot op heden is er een gebrek aan geschikte experimentele opstellingen en meettechnieken die dergelijke inzichten mogelijk maken. Met de ontwikkeling van een nieuw instrument dat deze fundamentele parameters in H2-vlammen kan meten, krijgen we een beter beeld van deze fysische mechanismen, en kunnen we echte impact hebben op de vliegtuigindustrie en onderzoeksorganisaties. Niet alleen zal deze diagnostische opstelling worden ingezet in industriële faciliteiten, maar ook zal een verbeterd fundamenteel begrip van waterstofverbranding de ontwikkeling van schone en veilige vliegtuigmotoren stimuleren. Via deze weg kunnen we stapsgewijs de uitstoot tijdens vluchten verminderen."