Southwest Research Institute en de Universiteit van Texas in San Antonio werken samen om gegevens te verzamelen voor een rekenmodel voor superkritisch koolstofdioxide (sCO ₂ ) energieopwekking. Het werk, onder leiding van Jacob Delimont van SwRI's Mechanical Engineering Division en Christopher Combs van UTSA's College of Engineering, wordt ondersteund door een $125, 000 subsidie ​​van het Connecting through Research Partnerships (Connect)-programma.

sCO ₂ wordt kooldioxide boven een kritische temperatuur en druk gehouden, waardoor het zich als een gas gedraagt ​​terwijl het de dichtheid van een vloeistof heeft. Het is ook niet giftig en onbrandbaar, en zijn superkritische toestand maakt sCO ₂ een zeer efficiënte vloeistof om energie op te wekken omdat kleine veranderingen in temperatuur of druk aanzienlijke verschuivingen in de dichtheid veroorzaken. Typisch, huidige energiecentrales gebruiken water als thermisch medium in energiecycli. Water vervangen door sCO ₂ verhoogt de efficiëntie met maar liefst 10 procent.

Door de efficiëntie van sCO ₂ als thermisch medium, turbomachines van elektriciteitscentrales kunnen een tiende groter zijn dan conventionele componenten van elektriciteitscentrales, het potentieel bieden om de ecologische voetafdruk te verkleinen, evenals de bouwkosten van nieuwe faciliteiten.

Delimont en Combs gaan werken met direct gestookte sCO ₂ fiets, waarbij brandstof en zuurstof rechtstreeks aan de CO . worden toegevoegd ₂ stroom, waardoor het verbrandt, warmte afgeven, en maak sCO ₂ Dit nieuwe type energiecyclus zorgt voor een hogere efficiëntie en een lagere uitstoot van broeikasgassen.

"Deze power cycle zorgt voor het opvangen van 100 procent van de CO ₂ emissies die anders in onze atmosfeer terecht zouden komen, " zei Delimont. "De gevangen CO ₂ heeft vele mogelijke toepassingen, waaronder verschillende toepassingen in de olie- en gasindustrie en zelfs de carbonatatie in alledaagse frisdranken."

De uitdaging waar het team voor staat is dat direct gestookte sCO ₂ energieopwekking is zo'n nieuwe technologie dat er nog maar heel weinig bekend is over het verbrandingsproces. Om hun doel te bereiken, Delimont en Combs zullen samenwerken aan het verzamelen van gegevens om een ​​rekenmodel voor een sCO . te valideren ₂ verbrander.

"De gegevens voor het model bestaan ​​niet, dus eerst gaan we het verwerven, ' zei Delimont.

Om de verbranding van de sCO . te visualiseren ₂ brandstof, UTSA zal optische lenzen en lasersystemen leveren, evenals de expertise van Combs in de optische technieken die nodig zijn om de vlam in de direct-fire verbrandingskamer te visualiseren.

"Zodra we het verbrandingsproces kunnen visualiseren, we kunnen rekenmodellen gebruiken om de nodige verbrandingsapparatuur te ontwerpen om dit energieopwekkingsproces te realiseren, ' zei Delimont.

Het Connecting through Research Partnerships-programma, gesponsord door het Office of the Vice President for Research, Economische ontwikkeling, en Knowledge Enterprise bij UTSA en het Executive Office bij SwRI, is een subsidiekans die wordt aangeboden om een ​​grotere wetenschappelijke samenwerking tussen de twee instellingen te verbeteren en om de onderzoeksfinancieringsbasis van zowel UTSA als SwRI te vergroten met samenwerkingsprogramma's over de campussen heen.