Poreuze materialen:

Welkom bij Darcy Center

TUE-Logo    logo-uu

Dit thema richt zich op fysische structuur(veranderingen) in poreuze materialen. Een voorbeeld is breukvorming in poreuze materialen. Breuken treden op bij aardbevingen maar worden ook kunstmatig geïnitieerd om het contactoppervlak tussen het gesteente en de porievloeistof  in de ondergrond te vergroten. Op deze manier wordt het massa- en warmtetransport in de ondergrond vergroot. Dit is niet alleen van belang voor de olie- en gasindustrie (productieverbetering) maar ook voor geothermische toepassingen (verbeterde warmte-uitwisseling). Op microschaal treedt deze breukvorming ook op in poreuze absorberende composietmaterialen bij gecontroleerde uitzetting onder invloed van vochtabsorptie. Bestaande numerieke technieken zijn niet in staat de gecompliceerde breukvormingsprocessen adequaat te voorspellen. Expertise op experimenteel (UU) en numeriek gebied (TU/e) wordt in dit consortium gecombineerd. Binnen dit thema zijn al twee onderzoeksconsortia actief met aanzienlijke industriële sponsoring. In het licht van de komende H2020 calls kunnen deze consortia hun zichtbaarheid en kans op succes aanzienlijk verbeteren door deelname aan het DARCY CENTER.

Transportprocessen in poreuze materialen worden bepaald door interactiemechanismen op het grensvlak tussen de  vloeistof en de vaste stof. Toepassingen zijn te vinden op het gebied van industriële en biologische processen zoals geohydrologie, brandstofcellen, membranen, katalysatoren, reactoren en bouwmaterialen. Een complicerende factor vormt hierin het feit dat de porievloeistof vaak uit meerdere fasen kan bestaan (vloeistof-gas) waarbij ook tussen deze fasen massa, impuls en energie uitgewisseld kunnen worden. Aangezien het onmogelijk is om op porieschaal een eenduidige beschrijving van de niet-stationaire contactoppervlakken tussen de vloeistoffen, gassen en de vaste stof te geven, dienen opschalingprocedures gedefinieerd te worden om de transportverschijnselen in poreuze materialen mathematisch vast te leggen. Unieke experimentele faciliteiten en theoretische kennis vanuit Utrecht en Eindhoven worden binnen dit subthema samengebracht. Ook binnen dit thema bestaan al meerdere onderzoeksprojecten met substantiële sponsoring vanuit Shell, Unilever, Océ, en NWO. Op dit thema zal het DARCY CENTER een duidelijke binding tot stand brengen met het INTERPORE platform. Het recente INTERPORE symposium in Vlaardingen (Unilever, 28 oktober 1014) geeft een illustratie van succesvolle vakoverstijgende samenwerking en inhoudelijke profilering.

Dit thema richt zich op reactive energieopslag in poreuze materialen.  Een belangrijke toepassing is de gebouwde omgeving. Deze is verantwoordelijk voor ongeveer 40% van het energiegebruik en 33% van de CO2 emissie binnen Europa. Om een evenwicht tot stand te brengen tussen vraag en aanbod van elektriciteit zullen kleinschalige energieopslagsystemen ontwikkeld moeten worden voor toepassingen “achter de meter”. Hierbij wordt een overschot aan elektriciteit door middel van hoog-rendement warmtepompen omgezet in thermische energie die wordt opgeslagen in compacte buffersystemen: de warmtebatterij. Deze opslagsystemen zullen gebaseerd zijn op composiete thermochemische poreuze materialen. Een ander opslagmechanisme wordt gevormd door poreuze condensatoren verzadigd met zout water. Door deze weer te ontladen bij een lager zoutgehalte wordt een kringproces tot stand gebracht dat energie produceert (“blue energy”). Omdat er binnen Europa een enorme markt zal ontstaan op het gebied van energieopslag is het van het uiterste belang om nu de bestaande expertise binnen de UU en de TU/e te combineren binnen het DARCY CENTER om aldus de benodigde slagkracht te ontwikkelen om binnen dit thema een voortrekkersrol te blijven spelen en deze verder uit te bouwen.