PN II / PROGRAMUL 4 - "Parteneriate în domeniile prioritare"

Aria tematică: 7 - Materiale, procese si produse inovative

Titlul Proiectului:

NOI DIBORURI ŞI HIDRURI NANOSTRUCTURATE PENTRU STOCAREA HIDROGENULUI

Acronim: HISTOC

Contract nr.: 72195 / 2008

Cod Proiect: 3241

Durata proiectului: 36 luni

Data începerii: 1/10/2008

Data finalizării: 1/10/2011 (cf. Act Adițional 2010)

Valoarea totală a proiectului: 2.000.000 lei (cf. Contract 2008)

Director de proiect: CS II, Dr. Nicoleta LUPU (nicole@phys-iasi.ro)

PARTENERI

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică Tehnică - IFT Iaşi (INCDFT - IFT Iaşi) - Coordonator

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice şi Izotopice - ICSI Rm. Vâlcea (ICSI)

Universitatea din Piteşti, Centrul de Cercetare pentru Materiale Avansate (UPIT)

REZUMATUL Proiectului

Proiectul abordează un subiect complex, cu caracter multidisciplinar, aflat la interfaţa dintre fizică, ştiinţa materialelor, electrochimie şi energetică, având ca scop dezvoltarea unor noi materiale pe bază de hidruri şi diboruri nanostructurate (nanopulberi, nanofire, nanotuburi şi straturi subţiri) pentru stocarea hidrogenului (conţinut de hidrogen > 5,5 masic % la temperaturi (<400 K) şi presiuni (1-10 atm) joase), precum şi proiectarea şi realizarea unui sistem de stocare a hidrogenului care să funcţioneze la parametri de încărcare/descărcare utilizabili în aplicaţii practice (temperaturi < 400 K), în special în cele automotive. Conceptul acestui proiect este bazat pe studii teoretice recente realizate pe materiale nanostructurate (nanotuburi în principal) (Nano Lett. 7(3) (2007) 663), care au arătat că cinetica de absorbţie a hidrogenului şi capacitatea de stocare pot fi îmbunătăţite considerabil în materialele moleculare de stocare. Spre exemplu, nanotuburile ce carbon sau moleculele organice ″decorate″ cu nanoparticule metalice (Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 175501; J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 14582) pot absorbi cantităţi mari de hidrogen la presiuni şi temperature reduse de încărcare. În mod specific, proiectul se va axa pe studiul a două noi clase de materiale: (1) diborurile metalice (MB2) (M = Ti, Zn, Al, Mg, etc.) şi (2) hidrurile metalice complexe de tip MgH2/LiBH4 cu adiţii de metale de tranziţie, aliaje sau oxizi ai acestora. Vor fi preparate probe sub formă de nanopulberi, nanofire, nanotuburi, combinaţii ale acestora, straturi subţiri nanostructurate hidrogenate. Aceste materiale vor fi caracterizate din punct de vedere structural şi microstructural, va fi determinată cantitatea de hidrogen stocată în fiecare material în parte în funcţie de condiţiile de obţinere şi de caracteristicile dimensionale, şi vor fi studiate procesele cinetice care stau la baza absorbţiei/desorbţiei hidrogenului. De asemenea va fi proiectat şi realizat un model experimental de sistem de stocare a hidrogenului pentru utilizare ulterioară în industria automotivă. Un alt obiectiv important al proiectului, prin aspectul lui aplicativ, este testarea acestui model experimental într-un stand de laborator, în condiţii identice cu cele reale din industria automotivă. Pe baza efectului de feed-back rezultat în urma acestor teste, vor fi optimizaţi parametrii modelului experimental.

Etapele de realizare a proiectului:

Etapa I (10 decembrie 2009) - realizat

Evaluarea proceselor energetice şi cinetice implicate în procesele de stocare a hidrogenului, transportul şi eliberarea acestuia din diborurile şi hidrurile nanostructurate. Prepararea nanopulberilor de tip MB2 (M = Ti, Zn, Mg, Al) şi MgH2/LiBH4 cu adiţii de metale de tranziţie şi oxizi ai acestora prin reducere carbotermică, metoda sol-gel, descărcare în arc şi măcinare în moară de energii înalte. Evaluarea cantităţii stocate de hidrogen.

Etapa II (10 decembrie 2010) - realizat

Caracterizarea nanopulberilor de diboruri și hidruri nanostructurate pentru stocarea (~ 6 masic % H₂) și eliberarea controlată a hidrogenului. Prepararea de materiale compozite obținute prin combinarea nanopulberilor din diboruri și hidruri.

Etapa III (1 octombrie 2011) - planificat cf. Act Adițional 2010

Prepararea de nanofire și nanotuburi pentru stocarea (~ 6 masic % H2) și eliberarea controlată a hidrogenului. Prepararea de materiale compozite obținute prin combinarea nanopulberilor și nanotuburilor din diboruri și hidruri, și realizarea de straturi subțiri nanostructurate pentru stocarea (6 masic % H₂) și eliberarea controlată a hidrogenului. Proiectarea unui model experimental al unui sistem de stocare a hidrogenului pentru utilizare în industria automotivă.

Etapa IV (1 octombrie 2011) - planificat cf. Act Adițional 2010

Realizarea şi testarea unui model experimental al unui sistem de stocare a hidrogenului, care să funcţioneze la parametri de stocare/eliberare utilizabili în industria automotivă.