Odseki

ARRS Temeljni projekti

V zadnjih letih so vodikove gorivne celice postale pomembnejša brez-ogljična rešitev pri pretvorbi energije. Visokotemperaturne gorivne celice PEM (HT PEM FC), ki temeljijo na elektrodah s katalizatorjem na osnovi Pt, kot tudi polimerno membrano, dopirano s H3PO4, skladno s tem ponujajo izjemno priložnost za uporabo pri ko-generaciji toplote in električne energije. Pri tem povišana delovna temperatura in nizek pH kot posledica H3PO3 negativno vplivata na degradacijo katalizatorja, kar se trenutno rešuje z zelo visokimi nanosi Pt. Da bi tehnologija HT PEM FC dosegla večji nivo komercializacije, so tako potrebni novi, stabilnejši katalizatorji, ki hkrati omogočajo znižanje porabe Pt. Cilj tega projekta je torej pripraviti inovativne katalizatorje na osnovi intermetalnih zlitin Pt na naprednih ogljikovimi materiali, jih karakterizirati in proučiti njihovo stabilnost pri pogojih, ki ustrezajo delovanju HT PEM FC. Skupna prizadevanja češke in slovenske strani, ki združujejo bogate izkušnje na področju HT PEM FC prve in edinstvene zmogljivosti za pripravo več-gramskih količin odličnih katalizatorjev ter njihovo karakterizacijo, bodo zagotovili sinergijo pri izpolnjevanju ciljev projekta. Cilj projekta je tako razviti, okarakterizirati in optimizirati inovativne intermetalne katalizatorje na osnovi Pt-zlitin za visokotemperaturne gorivne celice PEM (HT PEM FC) ter pridobiti novo razumevanje relacij struktura-aktivnost in struktura-stabilnost pri pogojih značilnih za aplikacijo HT PEM FC. Te cilje bomo dosegli s tremi glavnimi nalogami: Naloga T1 - Priprava naprednih intermetalnih katalizatorjev na osnovi Pt na podagi nove sintezne strategije, ki so primerni za uporabo v HT PEM FC (večinoma KI); Naloga T2 - Podrobna karakterizacija pripravljenih katalizatorjev in napredne stabilnostne študije katalizatorjev pri pogojih, primerljivih delovanju HT PEM FC (UCTP in KI); Naloga T3 - Implementacija razvitih katalizatorjev v osnovni celici HT PEM FC in optimizacija njegove zmogljivosti in stabilnosti (predvsem UCTP). Razvoj novih stabilnih in visoko aktivnih katalizatorjev za HT PEM FC bo pomembno vplival na konkurenčnost tehnologije glede na razmerje med močjo in maso, življenjsko dobo in ceno na enoto. S tem bo postala izvedba HT PEM FC bolj privlačna za končne uporabnike, ki jih zanimajo trajnostne in energetsko učinkovitejše možnosti za ko-generacijo toplote in električne energije. Pomemben vidik tega projekta je tudi njegov izobraževalni učinek. Magistrski in doktorski študenti bodo aktivno sodelovali pri reševanju nalog zastavljenega projekta, poglabljanju znanja o vodikovih tehnologijah in razširjanju svojih tehničnih veščin. Projekt bo študentom predstavil napredne analitične in spektroskopske metode, ki jim bodo omogočile spretnosti, ki so potrebne za njihov prihodnji poklic na znanstvenem ali industrijskem področju. Zaradi dvostranske narave projekta bodo študentje lahko navezali stike na mednarodni ravni, ter tako pridobili izkušnje pomembne za njihovo poklicno pot v prihodnosti.

Projekt financira ARRS v okviru cenovne kategorije B za obdobje treh let v obsegu 2667 letnimi urami. Pričetek financiranja je 1. 3. 2022.

Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije

Sestava projektne skupine:

Sodelujoče organizacije:

• University of Chemistry and Technology, Prague - Group of Prof. Karl Bouzek

Na Kemijskem inštitutu v projektni skupini sodelujejo:

Miran Gaberšček; SICRIS št. 00582

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/4043

Nejc Hodnik; SICRIS št. 30470

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/33135

Marjan Bele; SICRIS št. 11517

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/7382

Matija Gatalo; SICRIS št. 38256

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/44146

Luka Pavko, SICRIS št. 53615

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/50070

Leonard Jean Moriau, SICRIS št. 50241

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/46367

1) Sinteza:

Cilj: Priprava naprednih katalizatorjev intermetalnih zlitin na osnovi Pt, primernih za uporabo HT PEM FC na podlagi nove strategije sinteze.

2) Karakterizacija:

Cilj: Podrobna karakterizacija pripravljenih katalizatorjev in napredne študije razgradnje katalizatorja pri pogojih, primerljivih s HT PEM FC.

3) Implementacija:

Cilj: Implementacija razvitih katalizatorjev v enocelični HT PEM FC in optimizacija njegovega delovanja in stabilnosti.

[1] https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/cc/d2cc05377b

[2] https://www.mdpi.com/1996-1944/16/9/3544

[3] https://pub.iapchem.org/ojs/index.php/JESE/article/view/1643