Plasma Technology for CO2 Utilization: Advancing Sustainable Solutions from Earth to Mars

Promovendus/a: Elizabeth Mercer

Promotor(en): Annemie Bogaerts

Dit proefschrift onderzoekt microgolfgebaseerde plasmatechnologie voor het benutten van koolstof, met toepassingen variërend van CO2 conversie op aarde tot het benutten van de Marsatmosfeer voor “In-situ Resource Utilization”. Het onderzoek bestudeert hoe warmte-management en stromingsconfiguraties de prestaties van microgolfplasma beïnvloeden. Belangrijke vernieuwingen zijn onder meer de demonstratie dat voorverwarming van CO2 bij bijna-atmosferische druk de conversie kan verhogen door de contractiedynamiek van het plasma te beïnvloeden en het reactieve volume uit te breiden. Daarnaast onderzoekt dit werk reactieve quenching na het plasma met CH4 via een dubbel injectiesysteem in een CO2 microgolfplasma. Hierbij wordt een verbetering van de CO2 conversie aangetoond en de resultaten worden vergeleken met conventionele droge reforming van methaan. Door middel van uitgebreide spectroscopische analyse, temperatuurmapping en productkarakterisering wordt zowel het fundamentele begrip van microgolfplasmachemie vergroot, en worden ook praktische strategieën ontwikkeld om de conversie te verbeteren. Verder hebben we de CO2 (en N2) conversie in microgolfplasma bij een druk in de buurt van de Marsatmosfeer (25 mbar) onderzocht, wat het potentieel van deze technologie voor ruimtetoepassingen aantoont. De bevindingen bieden waardevolle inzichten voor het ontwerpen van de volgende generatie plasmareactoren, die kunnen bijdragen aan een circulaire koolstofeconomie op aarde en tegelijkertijd toekomstige menselijke verkenning van Mars ondersteunen.