Rakesh Agrawal (kemiingenjör)

Rakesh Agrawal
Agrawal 2011
Alma mater	Indian Institute of Technology Kanpur B.Tech., 1975 University of Delaware M.ChE., 1977 Massachusetts Institute of Technology Sc.D., 1980
Känd för	Bidrag till separationer och kondensering av gas, förnybar energi
Vetenskaplig karriär
Fält	Kemiteknik
institutioner	Air Products and Chemicals, Inc. (1980-2004) Purdue University (2004-idag)

Rakesh Agrawal är en kemiingenjör känd för bidrag till separationer, kryogen gasseparation och kondensering, och för bidrag till förnybar energi inklusive omvandling av biomassa till kemikalier och bränslen, oorganisk solcellstillverkning och synergistisk användning av solenergi. Han är Winthrop E. Stone Distinguished Professor of Chemical Engineering vid Purdue University.

Karriär

Agrawal fick en B.Tech. i kemiteknik från Indian Institute of Technology i Kanpur, Indien, 1975; en M. Ch.E. från University of Delaware 1977 och en Sc.D. i kemiteknik från Massachusetts Institute of Technology (MIT) 1980. 1980 började han på Air Products and Chemicals, Inc., där han utsågs till Air Products Fellow.

År 2002 valdes Agrawal till medlem av National Academy of Engineering för bidrag till utvecklingen och den globala implementeringen av högeffektiva och högrena kryogena och icke-kryogena gasseparationsprocesser.

Bidrag till separationer och kondensering av gas

På Air Products and Chemicals gav Agrawal bidrag som har förbättrat effektiviteten av flytande naturgas, tillverkning av elektroniska gaser, kryogen bearbetning och gasseparation. Han ledde utvecklingen av APX-processen för flytande naturgas som mer än fördubblade produktionen från ett enda tåg. För halvledarapplikationer uppfann Agrawal Column-Plus och Double Column-Plus ultrahögrenhet (UHP) kväve och UHP flytande syreprocesser som reducerar produktföroreningar till mindre än en del per miljard. Han uppfann en effektiv process för att återvinna kyla från flytande naturgas för att producera flytande kväve och syre.

Agrawal introducerade flera nyheter på arenan för separationer med hjälp av destillation. För multikomponentseparationer introducerade han en ny klass av satellitkolonnarrangemang och en ny överbyggnad som kompletterade uppsättningen av grundläggande kolonnkonfigurationer tillgängliga för destillation. Han upptäckte en lösning på det långvariga problemet med att göra mycket energieffektiva termiskt kopplade kolonner funktionsdugliga genom att göra ångflödet mellan kolonnerna enkelriktat. Agrawal presenterade ett generaliserat ramverk för att omvandla klassisk tvåvägs termisk koppling till envägs vätskeöverföring, och därigenom eliminera utmaningen med ångöverföringen mellan de termiskt kopplade destillationskolonnerna. Detta möjliggjorde skapandet av multieffektdestillationsanaloger av termiskt kopplade destillationskolonner, vilket resulterade i en ytterligare potential för upp till 50 % minskning av energiförbrukningen för den redan effektiva termiskt kopplade konfigurationen. I motsats till antagandet att helt termiskt kopplade system är de mest energieffektiva bland de grundläggande konfigurationerna, visade Agrawal att den termodynamiska effektiviteten för detta system ofta kan vara sämre än de andra konfigurationerna. 2001, för att intensifiera processerna, introducerade han ett antal pelarscheman för skiljevägg, inklusive sådana för sidolikriktare och sidoavskiljare. 2003 utökade Agrawal konceptet med att använda skiljeväggskolonner för batchdestillation. Senare introducerade hans team en ny klass av skiljeväggspelare och en generaliserad metod för att rita motsvarande skiljeväggspelare för en given termiskt kopplad konfiguration. Först ledde han utvecklingen av Shah och Agrawal-metoden för att belysa alla möjliga grundläggande n-1-destillationskolonnkonfigurationer för separation av en n-komponent icke-azeotropisk blandning med n större än 3, och sedan i samarbete med professor Mohit Tawarmalani, utvecklat optimeringsmetoder för att rangordna dessa tusentals till miljontals konfigurationer efter deras värmebelastning, exergi och kostnad.

Agrawal har också publicerat metoder för att rita membrankaskader med ett begränsat antal kompressorer för hög återvinning av produkter med hög renhet. I analogi med multikomponentdestillationskonfigurationer introducerade han membrankaskadscheman för multikomponentgasseparation. Dessa membrankaskader kan även användas för vätskeseparationer genom att ersätta kompressorer med pumpar.

Bidrag till förnybar energi

Sedan han började på Purdue University 2004 har Agrawal fokuserat på att skapa mer energieffektiva och billigare processer för att generera förnybar energi. Han har skisserat nya processer för omvandling av biomassa där inget kol från biomassa lämnas oomvandlat till bränsle. Han föreslog: (i) användning av H2 från en förnybar energikälla i processer som H2 CAR, och (ii) en H2Bioil-process med biomassahydropyrolys vid högt tryck följt av omedelbar nedströms hydrodeoxygenering för att ge olja med hög energidensitet i två enkla steg . H2Bioil-processen demonstrerades framgångsrikt genom experiment och flera företag har anpassat processen och dess variationer.

Agrawal har föreslagit metoder för lösningsbaserad tillverkning av tunnfilms oorganiska solceller. För den nanopartikelbläckbaserade vägen uppnådde hans grupp den högsta oorganiska solcellseffektiviteten för Cu2Zn(Sn,Ge)Se4 (9,4%) och Cu(In,Ga)Se2 (15%). Hans team var det första att syntetisera (1) Cu2ZnSnS4 nanopartiklar och skräddarsy bandgapet av Cu2ZnSnSe4 genom partiell substitution av Sn med Ge och Cu med Ag; och (2) lovande Cu3AsS4 och deras tunna filmer för solceller.

Agrawal och hans team utarbetade en integrerad solenergicykel med samproduktion av väte och elektricitet dagtid tillsammans med H2-lagring följt av nattförbränning av lagrad H2 med vatten som arbetsvätska för att leverera el dygnet runt med en beräknad total sol- till eleffektivitet på 34 % till 45 %. Denna cykel lagrar energi med effektivitet som liknar batterier men med en mycket högre lagringstäthet. För att ta itu med solenergins intermittens, för lagring av elektricitet på GWhr-nivåer, utvecklade Agrawal cykler med användning av kolväten och flytande CO2 som cirkulerande vätskor för att leverera el dygnet runt.

Agrawals aktuella forskning handlar om användningen av solcellsmoduler (PV) på jordbruksmark för att samgenerera elektricitet samtidigt som man producerar mat, konceptet med PV aglectric farming. Till skillnad från nuvarande PV-moduler som blockerar solljus och skadar grödor, har Agrawals grupp föreslagit nya PV-moduler som avleder solspektrumfotoner till växter samtidigt som de använder resten för elproduktion. I samarbete med ett team av experter från Colleges of Agriculture and Engineering vid Purdue University, leder han en experimentell och modelleringsstudie på Purdue Universitys gård för att demonstrera konceptet med PV aglectric farming för stora grödor som majs och sojabönor.

Pris och ära

Agrawal är mottagare av många utmärkelser. Han mottog National Medal of Technology & Innovation 2011 av USA:s president Barack Obama, "[för] ett utomordentligt rekord av innovationer för att förbättra energieffektiviteten och minska kostnaderna för kondensering och separation av gas. Dessa innovationer har haft betydande positiva effekter på tillverkning av elektroniska enheter, produktion av flytande gas och leverans av industrigaser för olika industrier." Agrawal har mottagit flera utmärkelser från American Institute of Chemical Engineers inklusive Alpha Chi Sigma Award for Chemical Engineering Research (2017); Founders Award for Outstanding Contributions to the Field of Chemical Engineering (2011); Fuels and Petrochemicals Division Award (2008) ); Institute Lecturer (2005); Chemical Engineering Practice Award (2006); Clarence G. Gerhold Award, Separations Division (2001); och Institute Award for Excellence in Industrial Gases Technology (1998). American Chemical Society har hedrat Agrawal with the Award in Separations Science and Technology (2017). Agrawal var den yngsta någonsin mottagare av Air Products and Chemicals mest prestigefyllda Chairman's Award (1992). Andra utmärkelser han fick av Air Products and Chemicals inkluderar Extraordinary Quality Award (1992) Diamond Award (2001) och Equipment Innovation Award (2003) Dessutom fick Agrawal Industrial Research Institute Innovation Research Achievement Award (2007). Agrawals internationella utmärkelser inkluderar Distinguished Alumnus Award, Indian Institute of Technology, Kanpur (2012), det inledande Excellence in Gas Processing Award från det årliga gasbehandlingssymposiet, Qatar (2009), och J&E Hall Gold Medal, Institute of Refrigeration, Storbritannien (2004).

Agrawal är medlem i US National Academy of Engineering (2002); Fellow vid American Academy of Arts and Sciences (2013); Utländsk stipendiat vid Indian National Academy of Engineering (2011); Fellow vid US National Academy of Inventors (2014); Fellow vid American Institute of Chemical Engineers (AIChE) (2009); fakultetsstipendiat vid Hagler Institute for Advanced Study, Texas A&M University (2014); Distinguished Member of National Society of Collegiate Scholars (2014); Medlem av Sigma Xi (2017) och hedersstipendiat vid Indian Institute of Chemical Engineers (2001).

Agrawal har mottagit ett flertal utmärkelser från Purdue University inklusive Philip C. Wankat Graduate Teaching Award in Chemical Engineering (2019); Shreve Award for Excellence in Undergraduate Teaching (2013); och Morrill Award (2014), som är den högsta utmärkelsen Purdue University ger en fakultetsmedlem för excellens i alla tre dimensionerna av undervisning, forskning och engagemang. Agrawal valdes också in i Purdues Innovator Hall of Fame (2015).

Agrawal har hållit ett flertal namngivna föreläsningar vid universitet, inklusive Regents' Lecturer, University of California, Los Angeles (2004); Texas Institute of Advanced Studies (nu Hagler Institute for Advanced Studies) Eminent Scholar Lecturer, Texas A&M University (2015); Berkeley föreläsningar, University of California, Berkeley (2015); den framstående föreläsningen av Missouri Science & Technology Academy of Chemical Engineers, Rolla, MO, (2019); professor BD Tilak Visiting Fellowship Lecture, Institute of Chemical Technology, University of Mumbai, Indien (2004); Prof. CV Seshadri Memorial Distinguished Lecture, IIT Bombay, Mumbai, Indien, (2014); den årliga KAIST CBE Global Distinguished Lecturer, Korea, (2013). Agrawal var Allan P. Colburn hederslektor vid EI du Pont de Nemours and Company (2013).

Agrawal har hållit ett flertal namngivna föreläsningar vid konferenser inklusive Peter V. Danckwerts föreläsning vid den 10:e världskongressen för kemiteknik, Barcelona, ​​Spanien (2017) och CK Murthy Memorial Lecture, Indian Institute of Chemical Engineers (2008). Hedersprofessurer som innehas av Agrawal inkluderar VV Mariwala gästprofessur, UICT, Mumbai, Indien (2007); ExxonMobils gästordförande professor, Institutionen för kemi- och biomolekylär teknik, National University of Singapore, (2011-2014); och Dr. Balwant S. Joshi Distinguished Visiting Professorship, Institute of Chemical Technology, Mumbai, Indien (2019-2020).

Agrawal är gift med Manju Agrawal och de har två söner, Udit och Numit.