Luchtzuivering met plasma’s is een veelbelovende technologie, vertelt Tom Huiskamp. “Het voordeel van plasma’s is dat je er veel verschillende soorten schadelijke moleculen mee kunt omzetten naar ongevaarlijke stoffen. En in theorie kan dat ook nog eens heel energiezuinig.”

Maar daarvoor heb je wel een plasmareactor nodig met precies de juiste eigenschappen. Een essentieel onderdeel hiervan is de hoogspanningsbron, legt Huiskamp uit. De zuiverende werking van het plasma is afkomstig van zogeheten radicale deeltjes, die worden gevormd door streamers - de gasontlading die als wegbereider dient voor de daadwerkelijke vonk.

“Zodra de streamer vanuit de centrale elektrode de wand van de reactor bereikt, gaat er een grote stroom door het plasma lopen. Die draagt nauwelijks nog bij aan de luchtzuivering, maar kost wel veel energie.” De truc is daarom om de streamers op te wekken met extreem korte spanningspulsen, in de orde van nanoseconden, die alweer zijn uitgedoofd zodra de energieslurpende vonk op gang komt.

Om de optimale pulslengte en -vorm te vinden, ontwierp Huiskamp een speciale spanningsbron, waarmee hij het verloop van de puls tot in detail kan manipuleren. Een dergelijke bron is volgens hem uniek in de wereld. “Vooral de stijgtijd van de puls, de tijd die de bron erover doet om van nul tot maximale spanning te komen, is bijzonder: tweehonderd picoseconde.”

Hoe kort die tijd is, illustreert hij graag aan de hand van een vergelijking. “Licht doet er ongeveer een seconde over om van de maan naar de aarde te komen. In tweehonderd picoseconde komt datzelfde licht niet verder dan zes centimeter.”

“Ik heb zelfs filmpjes kunnen maken van de streamers”

Bij Electrical Engineering wordt al zo’n twintig jaar gekeken naar luchtzuivering met plasma’s. Inmiddels zijn diverse praktijktests uitgevoerd, waaronder enkele jaren geleden in het Dommeltunneltje op het TU/e-terrein. “Dat is werk van mijn collega-promovendus Frank Beckers van Electrical Energy Systems. De reactor die hij heeft getest, is ongeveer een kuub groot. Ik heb veel kleinschaliger en fundamenteler onderzoek gedaan.”

Om te kunnen zien wat zijn ultrakorte spanningspulsen precies teweegbrengen in de plasmareactor, maakte Huiskamp filmpjes met een speciale extreem lichtgevoelige hogesnelheidscamera waarover zijn groep Pulsed Power Technology beschikt. “Dan zie je hoe de streamers ontstaan langs de elektrode, wanneer de spanningspuls zich daardoorheen beweegt. Daar heb ik zelfs filmpjes van kunnen maken.”

Met zijn nieuwe pulsbron behaalde Huiskamp een ongeëvenaarde efficiëntie voor het verwijderen van stikstofoxide (NO), en ook voor ozon werkt zijn bron bijzonder goed. Hij promoveerde eind september dan ook cum laude en is inmiddels als postdoc met een jaarcontract bij Pulsed Power Technology begonnen.

Als het aan hem ligt, krijgt zijn verblijf in die groep een langduriger vervolg. “Ik heb het hier erg naar mijn zin, en er zijn nog veel zaken die ik zou willen uitzoeken. Het mooie van dit vakgebied is dat je gecompliceerde modellen nodig hebt om een apparaat te ontwerpen, maar dat je dat vervolgens wel zelf in elkaar kunt knutselen om te zien of het ook echt werkt.”