Skip to main content

Odseki

Temeljno razumevanje reakcije tvorbe vodika za novo generacijo elektrokatalizatorjev na osnovi niklja v alkalni in kloralkalni elektrolizi

ARRS Temeljni projekti

Vsebinski opis projekta

Namen predloženega projekta je izboljšati temeljno razumevanje HER na katodnih katalizatorjih na osnovi niklja in uporabiti to znanje za razvoj nove generacije nikljevih katalizatorjev z 10-krat večjo aktivnostjo kot to navaja najsodobnejša literatura.

Vse večje povpraševanje po energiji postaja eden večjih globalnih izzivov sodobnega časa, ki povzroča tako gospodarske kot eksistencialne krize. Soočamo se bodisi s sežiganjem več fosilnih goriv, ki so planetu že povzročila nepopravljivo škodo, ali pa z iskanjem alternativnih in čistih načinov proizvodnje, zajemanja in uporabe energije. Ena od strategij je pretvarjanje trajnostne energije, kot sta veter in sonce, v kemična goriva, ki jih je mogoče fleksibilno shraniti in prevažati. Plin vodik je idealen kandidat zaradi največje gostote energije med kemičnimi gorivi in ničelne emisije onesnaževal med kemično pretvorbo. Elektrokemična proizvodnja vodika iz vodnih elektrolitov je eden bolj obetavnih pristopov, ki se ujema s čistim in trajnostnim energetskim ciklom, dokler se električna energija za elektrolizo dobavlja iz ogljično nevtralnega obnovljivega vira. Trenutno obstajajo tri tehnologije za elektrolitsko proizvodnjo vodika: (i) vodna elektroliza s kislo protonsko izmenjevalno membrano (PEM), (ii) elektroliza alkalne vode in (iii) kloralkalna elektroliza. Zaradi težav s stabilnostjo kislo okolje omejuje izbiro materialov, ki se uporabljajo za katalizacijo vodne elektrolize na drage kovine, bolj natančno kovine platinaste skupine (PGM), zaradi česar je ta tehnologija neuporabna za razširjeno uporabo, saj na Zemlji ni dovolj PGM. Hkarti pa je tudi trenutno industrijsko neprivlačna, da bi tekmovala s konvencionalnimi tehnikami za proizvodnjo vodika, kot je reformiranje s paro. Po drugi strani pa alkalni in nevtralni elektroliti ponujajo veliko varnejše in blažje okolje, kjer lahko učinkovito delujejo tudi katalizatorji, ki niso PGM. Približno 10 % svetovne električne energije se že uporablja v kloralkalnem procesu, zaradi česar je ena energetsko najbolj intenzivnih industrij. Zato bi poleg učinkovitejšega gospodarjenja z vodikom tudi proizvodnja klora in natrijevega hidroksida (kavstična soda) imela velike koristi od napredka v tehnologiji. Trenutno je ena izmed najbolj uporabljenih kovin, ki niso PGM, v industrijskih alkalnih vodah in (nevtralni) klor-alkalni elektrolizi nikelj, ki velja za staro tehnologijo, ki deluje dovolj dobro. Vendar pa je eden največjih izzivov za elektrokatalitično proizvodnjo vodika v elektrolitih s skoraj nevtralnimi in alkalnimi pH vrednostmi počasna narava reakcije izločanja vodika (HER), ki ima za posledico nižjo učinkovitost celotnega procesa. Ker v zadnjih desetletjih ni bilo večjega napredka na strani katalizatorja, obstaja velika priložnost, da izkoristite izrazit napredek v temeljnem razumevanju na področju elektrokatalize, oblikovanja katalizatorskih materialov ter moči in razpoložljivosti karakterizacijskih tehnik za izdelavo preboj v tej tehnologiji.

Osnovni podatki glede financiranja

Projekt financira ARRS v okviru cenovne kategorije C za obdobje treh let v obsegu 10934 letnimi urami za obdobje 3 let. Pričetek financiranja je 1. 10. 2022.

Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije

Sestava projektne skupine:

Sodelujoče organizacije:

  • Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
  • Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
  • Institut »Jožef Štefan«
  • Univerza v Novi Gorici

Na Kemijskem inštitutu v projektni skupini sodelujejo:

Dušan Strmčnik; SICRIS št. 23516;

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/16680

 

Blaž Likozar; SICRIS št. 25446; https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/18823

 

Matej Huš; SICRIS št. 34342

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/38950

 

Andraž Pavlišič; SICRIS št. 34528

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/39143

 

Taja Žibert; SICRIS št. 54620

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/51265

 

Žan Kovačič; SICRIS št. 53962

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/50446

 

Janvit Teržan; SICRIS št. 38311 https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/44208

 

Matic Grom; SICRIS št. 38311

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/32589

 

Andrii Kostyniuk; SICRIS št. 51193

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/47431

 

Miran Gaberšček; SICRIS št. 00582 

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

 

Marjan Bele; SICRIS št. 11517

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

 

Nejc Hodnik; SICRIS št. 30470

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

 

Luka Pavko; SICRIS št. 53615

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

 

Stefan Popović; SICRIS št. 52019

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/48338

 

Goran Dražić; SICRIS št. 02556

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/4546

 

Angelja Kjara Surca; SICRIS št. 14121

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/8327

 

Primož Jovanovič; SICRIS št. 35375

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/40393

 

Francisco Ruiz Zepeda; SICRIS št. 37779

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/43609

 

Leonard Jean Moriau; SICRIS št. 50241

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

 

Ksenija Maver; SICRIS št. 27535

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/20184

 

Martin Šala; SICRIS št. 25442

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/18819

 

Faze projekta in njihova realizacija

1) Sinteza in karakterizacija modelnih vmesnikov Ni

2) Temeljno razumevanje vodilnih načel v HER elektrokemiji o Ni v alkalnih in nevtralnih elektrolitih

3) Uporaba razumevanja HER na Ni pri razvoju vmesnika za Ni

4) Načrtovanje in modeliranje morfologije mezoskalne površine za nadzorovan transport mase na in iz površine katalizatorja

5) Sinteza realnih in uporabnih Ni katalizatorjev za HER

Bibliografske reference

Za slepe in slabovidne(CTRL+F2)
barva kontrasta
velikost besedila
označitev vsebine
povečava