{"id":174,"date":"2022-02-03T13:55:31","date_gmt":"2022-02-03T12:55:31","guid":{"rendered":"http:\/\/au.feri.um.si\/leoss\/?p=174"},"modified":"2026-03-13T14:34:53","modified_gmt":"2026-03-13T13:34:53","slug":"razvoj-novih-membran-in-elektrod-na-osnovi-grafena-za-uporabo-v-etanolovih-gorivnih-celicah","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/au.feri.um.si\/leoss\/razvoj-novih-membran-in-elektrod-na-osnovi-grafena-za-uporabo-v-etanolovih-gorivnih-celicah\/","title":{"rendered":"Razvoj novih membran in elektrod na osnovi grafena za uporabo v etanolovih gorivnih celicah"},"content":{"rendered":"\n

O PROJEKTU<\/p>\n\n\n\n

\u0160ifra projekta:                    N2-0087<\/p>\n\n\n\n

Trajanje projekta:\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 1. januar 2019 – 31. december 2021<\/p>\n\n\n\n

\n
\n
\n
\n
\n
\n
\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
\n
\"\"<\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
\n
\"\"<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Vsebina projekta:<\/p>\n\n\n\n

Po desetletjih raziskav in razvoja so gorivne celice stopile na trg prenosnih, transportnih in stacionarnih aplikacij za napajanje, ki zahtevajo visoko zanesljivost in u\u010dinkovitost. Vendar so visoki materialni stro\u0161ki prepre\u010dili \u0161iroko uporabo teh celic, zaradi \u010desar je bila pove\u010dana pozornost posve\u010dena alkalnim etanolnim gorivnim celicam (DAEFC), pri \u010demer se katalizatorji, ki vsebujejo plemenite kovine, lahko uporabljajo skupaj s \u0161iroko dostopnim etanolom. Ena izmed pomembnih plasti v DAEFC je anionska izmenjevalna membrana (AEM), ki je glede na na\u010din ionske prevodnosti znotraj strukture polimerov razvr\u0161\u010dena v dve skupini: polielektrolitske membrane in alkalijske polimerne membrane. Na \u017ealost pa so njihovi visoki stro\u0161ki, nerazpolo\u017eljivost in nere\u0161ena in\u017eenirska vpra\u0161anja, kot je visoko prehajanje etanola, nestabilnost v delujo\u010dem okolju gorivne celice, \u0161e vedno ovira za komercialno proizvodnjo DAEFC. V zadnjem \u010dasu je bil trajnostni biopolimerni hitozan spremenjen tako, da tvori derivate, v katerih so bile kvartarne amonijeve skupine zasidrane v hitozansko matriko, da tvorijo AEMs, in nato so bile uporabljene v DAEFC. Definitivno pa CS in drugi naravni polimeri, pridobljeni iz obnovljivih proizvodov (tj.. odpadki morskih proizvodov iz kozic, rakov,..) imajo prednosti v proizvodnji, zaradi nizkih stro\u0161kov in okoli\u0161kega vidika. Uporaba katalizatorjev, ki niso Pt, v DAEFC ponuja stro\u0161kovno ugodnost v primerjavi z kislinsko protonsko izmenjevalno membrano, zaradi \u010desar je DAEFC potencialno poceni tehnologija v primerjavi s kislinskimi membranami v gorivnih celicah. Naju\u010dinkovitej\u0161a katalizatorja za reakcijo etanolne oksidacije (EOR) in zmanj\u0161ano reakcijo kisika (ORR) v alkalnih medijih sta se izkazala paladij (Pd-(Ni-Zn)\/C) in katalizatorji na osnovi \u017eeleza-kobalta (FeCo). Nizki stro\u0161ki, \u0161iroka razpolo\u017eljivost ter velika povr\u0161ina, visoka elektri\u010dna prevodnost in razumna stabilnost v te\u017ekih okoljih, naredi ogljikove materiale zanimive, tako kot podporo katalizatorjem kot tudi prosto kovinske katalizatorje.<\/p>\n\n\n\n

V okviru na\u0161ega projekta bomo izvedli nekaj inovacij in sicer i) bomo funkcionalizirali povr\u0161ine GO nanodelcev z kvartarnimi amonijevimi skupinami, ii) z dopiranjem du\u0161ika bomo u\u010dinkovito prilagajali lastnosti grafena in ga potencialno lahko uporabili v razli\u010dnih aplikacijah, iii) kot podporni material ogljika bomo uporabili grafen in funkcionaliziran grafen, saj bosta tako izbolj\u0161ala reakcijsko kinetiko in stabilnost elektrod DAEFC prav tako bomo tudi iv) analizirali delovanje na novo pripravljenih elektrod v kombinaciji z grafenom na osnovi kompozitne membrane nanomateriala v testnih celicah.<\/p>\n\n\n\n

Cilj na\u0161ega projekta se je zaradi ogromne potrebe po energiji in prekomerni uporabi fosilnih goriv, kjer je razvoj obnovljivih virov klju\u010dnega pomena za trajnostno rast, usmeriti na gorivne celice, ki so opredeljene kot ena od klju\u010dnih tehnologij za industrijo \u010diste energije v prihodnosti, ampak obstajajo tri tehni\u010dne ovire, ki omejujejo njihov predor na trg: izvedba (aktivnost), trajnost (stabilnost) in stro\u0161ki. Pri eksperimentalni izvedbi \u017eelimo izbolj\u0161ati u\u010dinkovitost gorivnih celic ter anodne izmenjevalne membrane, poleg tega se \u017eelimo osredoto\u010diti na izbolj\u0161anje dolgoro\u010dne stabilnosti membrane. Da bi zmanj\u0161ali stro\u0161ke, pa si \u017eelimo zasnovati katalizator z nizkimi plemenitimi kovinskimi nakladanji in sicer, bi uporabili bogate in poceni elemente, ki bi nadomestili drago Pt na anodnem katalizatorju.<\/p>\n\n\n\n

PROJECT PHASES:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

The project is divided into several work packages (WP):<\/p>\n\n\n\n

WP1:<\/strong> Functionalization of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO) nanosheets<\/p>\n\n\n\n

WP2:<\/strong>    Design of stable and flexible nanohybrid membranes<\/p>\n\n\n\n

WP3:<\/strong>    Membranes characterization<\/p>\n\n\n\n

WP4:<\/strong>    Development of membrane electrode assemblies with advanced electrode materials<\/p>\n\n\n\n

WP5:<\/strong>    Project coordination & Information<\/p>\n\n\n\n

PUBLICATIONS <\/strong>(1.1.2019-1.1.2020)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Original scientific article<\/strong><\/p>\n\n\n\n