Opis
Przedsięwzięcie obejmuje opracowanie technologii ciśnieniowania elektrolizerów stałotlenkowych opracowanych i wytwarzanych w IEN-PIB w ramach projektu SUPER-SOE. Projekt obejmuje realizację badań naukowych i prac badawczych, realizowanych we współpracy z National Fuel Cell Research Center, Uniwersytetu Kalifornijskiego, Irvine w USA (zespół Prof. Jacka Brouwera).
W ramach projektu SUPER-SOE finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w ramach programu SONATA BIS, realizowane są pierwsze w Polsce badania ko-elektrolizy (jednoczesnej elektrolizy dwutlenku węgla i pary wodnej) w warunkach podwyższonego ciśnienia (ang. pressurized co-electrolysis). Ponadto, projekt umożliwił stworzenie pierwszego w Polsce laboratorium do badań stosów stałotlenkowych ogniw elektrochemicznych (ang. solid oxide electrolysis, SOE) umożliwiające ciśnieniowanie kompletnych modułów. Stanowiska tego typu istnieją jeszcze jedynie w 4 laboratoriach badawczych na świecie (US, Niemcy, Dania i Korea). Dzięki temu Polska dołączyła do światowej czołówki. W ramach projektu powołany został nowy zespół badawczy, realizujący prace w ramach SUPER-SOE obejmujące badania w warunkach pojedynczego ogniwa, jak i stosu reakcji jednoczesnej redukcji elektrochemicznej CO2 i H2O. Stanowi to unikatową metodę syntezy prekursorów paliw syntetycznych, wytwarzanych w syntezie Fischera-Tropscha, w tym zrównoważonych paliw lotniczych (ang. sustainable aviation fuels, SAF). Dzięki modyfikacjom materiałowym elektrod stałotlenkowych elektrolizerów SOE, możliwe jest zapewnienie stabilności parametrów i ograniczenie degradacji. Pojedyncze ogniwa jak i pełnowymiarowe stosy SOE, wytwarzane w całości w Centrum Technologii Wodorowych Instytutu Energetyki – Państwowego Instytutu Badawczego (IEN-PIB CTH2) , badane są w krótko- i długotrwałych cyklach badawczych, trwających powyżej 1000 godzin.
Całość przedsięwzięcia zorientowana jest na opracowanie nowej ścieżki technologicznej wytwarzania paliw syntetycznych z wykorzystaniem najbardziej sprawnych elektrolizerów, którymi są elektrolizery stałotlenkowe. Projekt służy jednocześnie rozwojowi krajowych kompetencji, szkoleniu kadr – zespołu projektowego, w tym nowo rekrutowanego personelu, budowie polskiego potencjału technologicznego i prowadzeniu towarzyszących inwestycji w infrastrukturę badawczą. Efektem projektu są nowe metody badawcze oraz wyniki o utylitarnej wartości naukowej, które już były przedmiotem szeregu publikacji w najważniejszych czasopismach dotyczących technologii wodorowych.
Przedsięwzięcie SUPER-SOE pozwoliło zespołowi IEN-PIB CTH2 dołączyć do światowej czołówki jednostek naukowo-badawczych, które posiadają możliwości pomiarowe elektrolizerów SOE, pracujących w podwyższonym ciśnieniu. Wokół przedsięwzięcia prowadzone są komplementarne do niego projekty rozwojowe, obejmujące również programy
wymiany kadry z wiodącymi jednostkami zagranicznymi. Stała współpraca z NFCRC w USA umożliwia wymianę wiedzy i know-how w zakresie rozwoju i doskonalenia metod badawczych dedykowanych dla ciśnieniowanej ko-elektrolizy.
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki
Pierwszy montaż stanowiska ciśnieniowego SUPER-SOE
Pierwszy montaż stanowiska ciśnieniowego SUPER-SOE
Widok mikrostruktury referencyjnego ogniwa SOE po badaniach w trybie ciśnieniowanej ko-elektrolizy dwutlenku węgla i pary wodnej
Wynik analizy przekroju ogniwa w strefie elektrolitu wykonanej metodą spektroskopii dyspersji energii (EDS) – mikroanalitycznej metody służącej do wyznaczania lokalnego składu chemicznego w przekroju ogniwa. Metodę stosuję się w skaningowych mikroskopach elektronowych (SEM)
Widok powierzchni elektrody paliwowej ogniwa SOE po pracy w trybie ko-elektrolizy. Powiększenie 5000x