MEMS-sensor zkt. onderneming
- 21 jan
- 3 minuten om te lezen
Bijgewerkt op: 7 mei
Tom Breugelmans is decaan van de Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen op UAntwerpen en leidt de Onderzoeksgroep ELCAT (Applied Electrochemistry and Catalysis). Clem De Preter werkt als doctorandus bij ELCAT. Ze werken onder meer op elektrolysers, elektrochemische reactoren die elektrische energie gebruiken om CO2 en water om te zetten in waardevolle chemische producten en bouwstenen.
Met pilootopstellingen in innovatiehub BlueApp willen ze nieuwe technologieën opschalen. De MEMS-sensoren zijn cruciaal om de processen te monitoren en aan te passen.
Unieke sensoren spelen cruciale rol in elektrificatie
Elektrolyse is een veelbelovende technologie om chemische processen klimaatneutraal te krijgen. Er moeten nog uitdagingen overwonnen worden vooraleer de technologie op grote schaal kan worden toegepast. Innovatieve sensoren kunnen een belangrijke rol spelen om die noodzakelijke opschaling te realiseren.
De onderzoeker
Europa wil klimaatneutraal zijn in 2050. Om dat doel te bereiken, wordt het cruciaal om de traditionele chemische processen – verantwoordelijk voor de uitstoot van schadelijke broeikasgassen – te vervangen door nieuwe duurzame technologieën met groene elektriciteit als drijvende kracht. De Universiteit Antwerpen zet daar hoog op in, onder meer in de Onderzoeksgroep Applied Electrochemistry and Catalysis (ELCAT), verbonden aan de Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen.
Tom Breugelmans is decaan van de faculteit en leidt ELCAT. Clem De Preter werkt er als doctoraatsstudent. Beide wetenschappers focussen op elektrolyse, een belangrijke technologie om klimaat neutraliteit te bereiken. Breugelmans: ‘Koolstof blijft noodzakelijk in chemische processen, maar die zal niet langer uit fossiele brandstoffen gehaald worden. In een elektrochemische reactor gebrui ken we elektrische energie om CO2 om te zetten in waardevolle bouwstenen en chemische producten, zoals bijvoorbeeld koolstofmonoxide, mierenzuur en ethy leen. Hierbij wordt CO2 niet alleen uit de atmosfeer verwijderd, maar ook geïn tegreerd in een circulaire en duurzame koolstofeconomie.
Het onderzoek
Op laboniveau worden er al mooie resul taten gehaald met CO2-elektrolysers. Maar om de technologie ook op grote schaal te kunnen toepassen, moeten er nog belangrijke technische uitdagingen worden overwonnen. ‘Bij opschaling wordt alles anders in een chemisch pro ces’, legt De Preter uit. ‘Dat zorgt voor anomalieën. Die hebben een onvoorspel baar karakter en ondermijnen de pres taties, stabiliteit en levensduur van deze elektrochemische reactoren.’
In BlueApp, de innovatiehub van UAntwerpen op Petroleum-Zuid, werkt ELCAT aan twee grote pilootopstellingen. Eentje wordt gefinancierd met Europese middelen, de andere is een Vlaams project gefinancierd door Catalisti. In de opstel lingen kunnen de wetenschappers de pro cessen op grotere schaal en onder hogere drukken en temperaturen bestuderen. De infrastructuur is zo ontworpen dat alle procesparameters ‘in operando’ kunnen gemonitord worden. Het is vooral belang rijk om de levensduur van de verschillen de componenten in de gaten te houden.
Het Proces
De Antwerpse wetenschappers maken gebruik van MEMS-sensoren. MEMS staat voor micro-elektromechanische systemen. De Preter: ‘Die sensoren inte greren we rechtstreeks in de elektroche mische reactoren, met als doel lokale drukmetingen uit te voeren onder reële procesomstandigheden. Het gaat om uiterst kleine sensoren die we heel spe cifiek hebben geïntegreerd in het geheel, zodat ze geen impact hebben op het pro ces. De manier waarop wij die integratie doen, is redelijk uniek.’
De sensoren worden heel specifiek gebruikt om drukverschillen in kaart te brengen. Ze zijn heel erg betaalbaar en ze zorgen ook voor een besparing qua kost en tijd. Vandaag is het nog een kwestie van trial-and-error, en kan er pas achteraf worden geanalyseerd waarom een speci f iek chemisch proces niet ideaal verliep. Met de sensoren kan de flow in realtime gemonitord worden en kan het proces meteen worden aangepast. Ze maken het mogelijk om het ontwerp en de integratie van reactorcomponenten te optimaliseren.
Het resultaat
ELCAT heeft een patentaanvraag lopen voor de reactor uitgerust met sensoren. ‘In een verder stadium biedt de technologie ook de mogelijkheid om de data te analy seren en op basis van predictive datapro cessing anomalieën tijdig te identificeren of zelfs te voorspellen’, blikt De Preter voor uit. De wetenschappers staan open voor samenwerkingen met bedrijven om de pilootopstellingen te testen. Breugelmans: ‘Dat kan een win-win zijn voor iedereen. Voor ondernemingen is het niet vanzelf sprekend om nieuwe technologieën on site te testen. Door te testen in BlueApp nemen wij dat risico als het ware op ons.’
Interesse?
Geef een seintje op tom.breugelmans@uantwerpen.be of clem.depreter@uantwerpen.be
