Fotokatalitska sinteza in razcep amonijaka za shranjevanje in sproščanje vodika
Šifra projekta / Project code: J2-70091
Naslov:
Fotokatalitska sinteza in razcep amonijaka za shranjevanje in sproščanje vodika
Photo-Thermal Ammonia Synthesis and Cracking for Hydrogen Storage and Release
Vodja projekta: prof. dr. Petar Djinović
1. VSEBINSKI OPIS PROJEKTA Z OSNOVNIMI PODATKI GLEDE (SO)FINACIRANJA
Amoniak (NH₃) predstavlja verjetno sredstvo za shranjevanje in transport kemijske energije zaradi obstoječe infrastrukture za njegovo proizvodnjo, možnosti transporta amoniaka pri nizkih tlakih v utekočinjeni obliki z visoko energetsko gostoto ter nenazadnje, visoke vsebnosti vodika (17,6 mas.%). Dva ključna izziva preprečujeta širšo uporabo amoniaka kot energijskega vektorja:
(1) potreba po energetsko učinkoviti sintezi NH₃ pri nizkih tlakih ter
(2) hitra in učinkovita razgradnja amoniaka (kreking) za sproščanje vodika.
Projekt LIGHTSPEED naslavlja omenjena ključna izziva z uporabo fototermalne katalize, hibridnega pristopa, ki izkorišča svetlobno in toplotno energijo za pospeševanje katalitskih reakcij.
Projekt je usmerjen v tri področja:
1. S kombinacijo vidne svetlobe in toplotne energije bomo katalizirali sintezo NH₃ pri milejših pogojih v primerjavi s tradicionalnim Haber-Boschevim procesom. Napredni katalizatorji tipa kovina/polprevodnik bodo omogočali optimizirano izrabe svetlobe in ločitev nabojev, ki bodo pomagali pri disociaciji trojne vezi v molekuli dušika.
2. Razvili bomo dva tipa katalizatorjev, in sicer na osnovi kovina/polprevodnik in aktivna kovina/plazmonska antena za razgradnjo NH₃ pri nižjih temperaturah, z izboljšano hitrostjo reakcij, ter višjo energetsko učinkovitostjo.
3. Ta inovativna fotokatalitska reakcija ki hkrati ni termodinamsko omejena obide zahteve po visokem tlaku pri redukciji molekularnega dušika. S katalizatorji na osnovi železa bomo raziskovali in usmerjali mehanizem aktivacije N₂O in njegove hidrogenacije v amoniak.
Projekt združuje sintezo različnih tipov fotokatalitskih materialov, fotokatalitske in kinetične študije, aplikacijo in-situ ter operando spektroskopskih karakterizacij za spremljanje fotokatalitskih reakcij ter računalniške TD-DFT simulacije za razjasnitev mehanizmov reakciji. Pričakovani rezultati vključujejo sintezo in razgradnjo amoniaka pri temperaturah pod 300 °C, občutno zmanjšanje aktivacijske energije preučevanih reakcij in povečanje hitrosti reakcij, katere poganja vidna svetloba. Projekt bo pomembno prispeval k trajnostnim tehnologijam shranjevanja vodika, saj ponuja rešitve za decentralizirane energetske sisteme in hkrati izboljšuje temeljno razumevanje fototermalne katalize.
A: Sodelujoče organizacije:
Projekt se bo v celoti izvajal na Kemijskem inštitutu. Na odseku za anorgansko kemijo in tehnologijo. Teoretične raziskave bodo izvedli sodelavci iz odseka za katalizo in reakcijsko inženirstvo.
B: Osnovni podatki glede (so)financiranja:
Projekt financira ARIS v okviru cenovne kategorije C za obdobje treh (3) let v obsegu 2825 letnih ur. Pričetek financiranja je 01.03.2026.
The project is co-financed by ARIS with 2825 annual hours of price class 3 for a period of 3 years. Funding starts on 01.03.2026.
2. POVEZAVA NA PODATKE V SISTEMU SICRIS
cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/24388
3. NAČRTA ZA RAVNANJE Z RAZISKOVALNIMI PODATKI (NRRP) IN NJEGOVE POSODOBITVE
Dostop do podatkov je možen po predhodni odobritvi vodje projekta.
4. NAVEDBA LOGOTIPA ARIS IN DRUGIH (SO)FINANCERJEV
