Artesis Hogeschool Antwerpen

Doctoraat T. Breugelmans, E. Pauwels

Zwaartepunt (Micro)reactortechnologie

Abstract: Het doctoraat wil een bijdrage leveren tot de (elektro)chemische ingenieurstechnieken. Elektrochemische processen spelen een belangrijke rol in de chemische procestechnologie. De voornaamste toepassingsdomeinen zijn: metaalwinning, –behandeling en –vormgeving, milieutechnologie, energieopwekking en –stockage en corrosie. Zoals in alle andere chemische sectoren, moeten de elektrochemische processen steeds verder geoptimaliseerd worden omwille van besparingen op vlak van energiekost en mankracht (bvb. voor industriële processen en milieutechnologie) en vooral omwille van beoogde verbeteringen op vlak van efficiëntie (bvb. voor energieopwekking en –stockage) en kwaliteit. In de corrosiepro-blematiek is de corrosiebestrijding prioritair. In de elektrochemische processing wordt nog veelvuldig gebruik gemaakt van de dure ‘trial and error’-methode voor de optimalisatie van processen en reactoren. Om hiervoor een alternatief te bieden en beter te kunnen inspelen op de vraagstellingen en noden van de industrie, moet het mogelijk zijn de stap naar het gebruik van simulatiesoftware te kunnen zetten. Een vereiste daarvoor is dat een industrieel proces op betrouwbare wijze kan gemodelleerd worden. In de huidige stand van techniek is het knelpunt om te komen tot een betrouwbare modellering meestal de onvolledige kennis van de kinetiek van de elektrodereacties die aan de basis liggen van een welbepaald proces. Het gevolg hier-van is dat het overbrengen van onderzoeksresultaten, bekomen op laboschaal, naar industri-ele omstandigheden vaak faalt. De doelstelling van dit doctoraatsonderzoek is het ontwikkelen van een robuuste modelleringsmethodologie voor elektrochemische processen. De onderzoeksstrategie bestaat erin een elektrochemisch systeem uit te kiezen waarin verschillende representatieve deelprocessen een rol spelen, en aan de hand van de modellering van dit systeem een algemeen toepasbare modelleringsprocedure op punt te stellen. De kathodische (bvb. in elektrodepositie) en anodische (bvb. in corrosie) reacties van koper zijn hiervoor uitermate geschikt. Vertrekkende van een uitgebreide experimentele studie, zal de modellering opgebouwd worden gebruik makend van data-analysesystemen ter evaluatie van de betrouwbaarheid van de experimentele gegevens, simulatiesoftware ter bepaling van potentiële modellen en fittingalgoritmen om het finale model te identificeren en de modelparameters te kwantificeren. Finaal zal de voorgestelde modelleringsprocedure getoetst worden aan de hand van een ander elektrochemisch proces, bij voorkeur met industriële relevantie. Dit onderzoek zal gevoerd worden in samenwerking tussen VUB en HA en draagt bij tot het academiseringsproces van de Hogeschool.

Het project heeft geleid tot het proefschrift van Tom Breugelmans, de kandidaat-uitvoerder, en tot meerdere publicaties. Het heeft bovendien aanleiding gegeven tot kennistransfer op vlak van elektrochemische processing naar Artesis die kan gevaloriseerd worden in het onderwijs. De verwachting is ook dat, als spin-off van het onderzoek, Artesis een belangrijke schakel kan worden in de collectie van experimentele gegevens voor industriële partners en de vertaling van de opgestelde modellen naar hun processen.