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"La gente piensa que la combustión es una tecnología sucia, pero actualmente es la forma más factible de generar electricidad y electricidad", dice Sili Deng, profesora asistente de ingeniería mecánica. y profesor de desarrollo profesional Brit (1961) y Alex (1949) de Arbeloff. .
Deng está trabajando para comprender la química y el flujo que interactúan en la combustión con el objetivo de mejorar las tecnologías para las aplicaciones de conversión de energía actuales o futuras. "Mi objetivo es descubrir cómo hacer que el proceso de combustión sea más eficiente, confiable, seguro y limpio", agrega.
El interés de Deng en la combustión proviene de una conversación que tuvo con un amigo antes de postularse a la Universidad de Tsinghua para estudios universitarios. "Un día estaba hablando sobre la escuela de mis sueños y la especialidad con una amiga y ella dijo:" ¿Y si pudieras aumentar la eficiencia del uso de energía de solo el 1%? "", Recuerda Deng. "Teniendo en cuenta la cantidad de energía que usamos cada año en todo el mundo, podría hacer una gran diferencia".
Esta discusión inspiró a Deng a estudiar la combustión. Después de obtener una licenciatura en ingeniería térmica, obtuvo su maestría y doctorado de la Universidad de Princeton. En Princeton, Deng se centró en cómo los efectos de acoplamiento de la química y el flujo influyen en la combustión y las emisiones.
"Los detalles de la combustión son mucho más complicados que nuestra comprensión general del combustible y el aire que se combinan para formar agua, dióxido de carbono y calor", dice Deng. "Hay cientos de especies químicas y miles de reacciones involucradas, dependiendo del tipo de combustible, la mezcla de aire y combustible y la dinámica del flujo".
Con su equipo del Grupo de Energía y Nanotecnología de Deng en el MIT, espera que comprender el flujo de las reacciones químicas en el proceso de combustión conduzca a nuevas estrategias para controlar el proceso de combustión y reducir o eliminar el hollín generado por la combustión.
"Mi grupo utiliza herramientas tanto experimentales como de TI para construir una comprensión fundamental del proceso de combustión que puede guiar el diseño de cámaras de combustión para alto rendimiento y bajas emisiones", agrega Deng. Su equipo también utiliza algoritmos de inteligencia artificial, así como modelos físicos para predecir, y con suerte controlar, el proceso de combustión.
Al comprender y controlar el proceso de combustión, Deng descubre más cómo se crea el hollín, el subproducto más notorio de la combustión.
“Una vez que el hollín abandona el sitio de combustión, es difícil de contener. No hay mucho que puedas hacer para evitar la formación de niebla o smog ", explica.
La producción de hollín comienza en la llama misma, incluso a pequeña escala, como el encendido de una vela. Como lo describe Deng, una "sopa química" de hidrocarburos, vapor, cera derretida y oxígeno interactúa para crear partículas de hollín visibles en forma de un resplandor amarillo que rodea una vela.
"Al comprender exactamente cómo se genera este hollín en una llama, esperamos desarrollar métodos para reducirlo o eliminarlo antes de que salga del canal de combustión", dice Deng.
La investigación de Deng sobre las llamas va más allá de la formación de hollín. Al desarrollar una tecnología llamada síntesis de llama, está trabajando en la producción de nanomateriales que se pueden usar para aplicaciones de energía renovable.
El proceso de sintetizar nanomateriales a través de las llamas comparte similitudes con la formación de hollín en las llamas. En lugar de generar los subproductos de la combustión incompleta, se agregan ciertos precursores a la llama, lo que resulta en la producción de nanomateriales. Un ejemplo común del uso de síntesis de llama para crear nanomateriales es la producción de dióxido de titanio, un pigmento blanco que a menudo se usa en pinturas y protectores solares.
"Espero crear un tipo de reacción similar para desarrollar nuevos materiales que puedan usarse para cosas como energía renovable, tratamiento de aguas, reducción de la contaminación y catalizadores", dice ella. Su equipo refinó los diversos parámetros de combustión, desde la temperatura hasta el tipo de combustible utilizado, para crear nanomateriales que podrían utilizarse para limpiar otros subproductos más dañinos creados durante la combustión.
Para tener éxito en su búsqueda para hacer que la combustión sea más limpia, Deng reconoce que la colaboración será la clave. "Es posible combinar la investigación de combustión básica que hace mi laboratorio con materiales, dispositivos y productos desarrollados en campos como la ciencia de los materiales y la ingeniería automotriz", dijo.
Dado que podemos estar a décadas de la transición a una red alimentada por recursos renovables como la energía solar, las olas y el viento, Deng ayuda a forjar un papel importante para los colegas científicos en la combustión.
"A medida que las tecnologías de energía limpia continúan desarrollándose, es esencial que continuemos trabajando para encontrar formas de mejorar las tecnologías de combustión", agrega.
