ŪdeÅraža enerÄ£Ätikas materiÄlu un ierÄ«Äu pÄtÄ«jumi LU Cietvielu ...
ŪdeÅraža enerÄ£Ätikas materiÄlu un ierÄ«Äu pÄtÄ«jumi LU Cietvielu ... ŪdeÅraža enerÄ£Ätikas materiÄlu un ierÄ«Äu pÄtÄ«jumi LU Cietvielu ...
- Page 4 and 5: Kas ir gāzes akumulators(degšūna
- Page 6 and 7: Kas pēta ūdeņradi Latvijā? Īs
- Page 8 and 9: Ūdeņraža enerģētikas materiāl
- Page 10 and 11: Ūdeņraža iegūšana: ūdens elek
- Page 12 and 13: Ūdeņraža iegūšana biomasas fer
- Page 14 and 15: Ūdeņraža uzglabāšanas cietā f
- Page 16 and 17: Laboratorijas turpmākie darbības
- Page 18: Paldies par uzmanību!LU CFI 29. zi
Kas ir gāzes akumulators(degšūna, fuel cell)<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 20135 W (10 šūnas) 15 W (25 šūnas) 3 MW FC elektrostacija
Kas pēta ūdeņradi Latvijā? Īsā vēsture 1Ernests Johans Bīnemanis 1786.g. - ar ūdeņradipildīts gaisa balons pie Jelgavas (Mitau)<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013Teodors Grothuss 1806.g. – ūdens elektrolīzes pamati;1817.g. – fotoķīmijas 1. likums (Jelgava, Geduču muiža;18.-19. gs.Vihelms Ostvalds (RPI) – 1893.g. izskaidroja FCdarbību;Fricis Gulbis (<strong>LU</strong>) – 1929.g. pozitīvās elektrības emisijano Pd20.gs.Andrejs Dravnieks (ASV) – 1960os.g. strādāja piecirkonija fosfāta membrānu degvielas šūnām;Prof. Lidijas Liepiņas laboratorija NĶI – 1950.-1960.g.pēta metālhidrīdus, MgH x - A. Lokenbaha, V. Breicis,vēlāk U.Korsaks, V.Žilinskis, M.Tiltiņš. L.Liepiņaformulēja metālu korozijas likumu – korozija notiek,veidojoties metālu hidrīdiem.
Kas pēta ūdeņradi Latvijā? Īsā vēsture 2G<strong>un</strong>ārs Slaidiņš – 1960ajos g. pētīja protonu difūzija niķeļaoksīdos Frumkina EĶ institūtā Maskavā; pēc <strong>LU</strong> Ķīmijasfakultātes <strong>LU</strong> CFI nodibin 29. zinātniskā (1964.g.) konference, kā dekāns 20.-22. iesaistīja februāris, ūdeņraža marts, 2013 <strong>un</strong>litija bateriju pētījumos Andri Sprici, Andri Actiņu, Aldi Zek<strong>un</strong>di,Sigurdu Takeri.Andrejs Lūsis, Jānis Kļaviņš – 1970. g. sākums – elektrohromomateriālu <strong>un</strong> ierīču pētniecība <strong>LU</strong>Disertācijas par ūdeņraža u.c. Krāsu centriem elektrohromajosmateriālos <strong>un</strong> stiklos aizstāv Jānis Kļaviņš, Jānis Pinnis, JurisLagzdons, Juris Purāns, Jānis Kleperis, Jevgēnijs Gabrusenoks,Pēteris Cikmačs, G<strong>un</strong>ārs Bajārs, Andris Āzens, G<strong>un</strong>tars Vaivarsu.c.Sigurds Takeris, Jānis Kleperis – ūdeņraža difūzijas metālāoptiskā noteikšanas metode (1984.g.), metāla trauslums...Āris Veispāls, Jānis Kleperis – 1984.g. Ti x WO 3 fotoelektrodsūdeņraža fotoelektrolīzei20.gs.
Kas pēta ūdeņradi Latvijā šodien?Valsts pētījumu programma Nr.1 „Enerģija <strong>un</strong> Vide”; 4. projekts “„ 2010-2013.Ūdeņraža iegūšanas, uzglabāšanas <strong>un</strong> enerģijas atbrīvošanasmetožu izpēte <strong>un</strong> prototipu izstrāde pielietojumiem<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013tautsaimniecībā”; arī 3., 5. <strong>un</strong> 6. projektos (<strong>LU</strong> CFI, <strong>LU</strong> BF, <strong>LU</strong> EVF,<strong>LU</strong> ĶF, RTU IEEI, FEI, NĶI, FI, KĶI)Latvijas Zinātnes padomes grants No. 09.1195 “Protonus vadošupolimēru <strong>un</strong> keramikas membrānu, <strong>un</strong> tām atbilstošu katalizatorumeklējumi ūdeņraža atdalīšanai” (<strong>LU</strong> CFI, <strong>LU</strong> ĶF)2010-2012ERAF projekts „Ja<strong>un</strong>a tehnoloģija bioūdeņraža ieguvei <strong>un</strong>atdalīšanai anaerobās fermentācijas procesā”, No.2DP/2.1.1.1.0/10/APIA/VIAA/132 (BUFPI, L<strong>LU</strong>, <strong>LU</strong> CFI)ERAF projekts „Ja<strong>un</strong>a tehnoloģija kalcija karbonāta <strong>un</strong> bioūdeņražaieguvei biomasas reakcijā ar sārmu”, No.2DP/2.1.1.1.0/10/APIA/VIAA/095 (BUFPI, L<strong>LU</strong>, <strong>LU</strong> CFI)ERAF projekts “ Vēja <strong>un</strong> ūdeņraža elektroapgādes autonomasistēma”No. 2010/0188/2DP/2.1.1.1.0/10/APIA/VIAA/031 (RTUIEEI, FEI, <strong>LU</strong> CFI)2011-20132011-20132011-2013
Ūdeņraža enerģētikas materiālu laboratorija<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013FizikaĶīmijaBioloģijaEnerģētikaElektrotehnikaEkonomika
Pētniecības virzieni:1) Ūdeņraža iegūšana: elektrodu procesu pētījumi ūdens elektrolīzē;biomasas gazifikācija; <strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā biomasas konference, fermentācija; 20.-22. februāris, marts, fotoelektrolīze;2013dabas gāzes u.c. ogļūdeņražu reformācija;2) Ūdeņraža uzglabāšana: cietā tilpumā (nanoporainas ceolītustruktūras, metālhidrīdu/oksīdu, ogles materiālu kompozīti;metālhidrīdu konteineri);3) Ūdeņraža izmantošana - katalītiska sadedzināšanaelektrības/siltuma iegūšanai kurināmā elementā; sadedzināšanaiekšdedzes dzinējos;4) Ūdeņraža tehnoloģiju dzīves cikla izvērtēšana stacionāriem <strong>un</strong>mobiliem pielietojumiem ar perspektīvu demonstrācijas projektarealizācijai Latvijā.
Ūdeņraža iegūšana: ūdens elektrolīze ar impulsiemMārtiņš VanagsLīdzstrāvas elektrolīzē spriegumu,kas jāpieliek šūnai, lai notiktureakcija, nosaka ūdenstermodinamiskās konstantes:<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013E atg∆H− T∆S∆G56,690= E atg= = = 1, 23VnFnF 2(23,074)Spriegums reālos elektrolīzeros:∆HE thrmo= = 1, 48VnF
Ūdeņraža iegūšana uz vietas tiešai izmantošanaiMārtiņš Vanags, Vladimirs ŅemcevsŪdens elektrolīzes gāzu padeves shēma automašīnas iekšdedzes dzinējā:<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013Zemtemperatūras plazmas reaktors sadegšanas procesu uzlabošanai:
Ūdeņraža iegūšana biomasas fermentācijāIlze Dimanta, Artūrs Gruduls:Bioreaktora prototips eksperimentālu pētījumu veikšanai ar H 2 <strong>un</strong> CH 4producentiem:<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013
Ūdeņraža iegūšana foto-elektrolīzes ceļā<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013Foto-elektrolīzes šūna ūdenssadalīšanai ar Fe 3 O 4 nanokristāliem
Ūdeņraža uzglabāšanas cietā fāzē risinājumiLīga Grīnberga, Pēteris Lesničenoks – Kā apliecina TGA dati,absorbētais <strong>un</strong> desorbētais ūdeņraža daudzums ir lielāks paraugiem ar<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013stikluXRD grafikā pīķu nobīde uzrāda, ka paraugam ar stiklu šūnas tilpums irlielāks nekā paraugam bez stikla, kas liecina par gamma fāzes veidošanos<strong>un</strong> attiecīgi materiāla dziļāku bagātināšanos ar ūdeņradi.Borsilikātstikls stiklsAB 5 tipa sakausējums 7-10Aprēķini rāda, ka izmantojot mūsu atklātokompozītu metālhidrīda degvielas tvertnē, pietā paša uzkrātā ūdeņraža daudzuma (vieglajaimašīnai 4 kg), ir iespējams samazināttvertnes svaru par 8-12% jeb 30-40 kg.
Ūdeņradi/elektronus vadoša membrānaG<strong>un</strong>tars Vaivars, Jūlija HodakovskaŪdeņraža degvielas šūnas membrānu <strong>un</strong> elektrodu-membrānu sistēmu varuzlabot, sintezējot membrānu, kurai tilpumā ir tikai protonu vadītspēja, <strong>un</strong> pie<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013virsmas - protonu - elektronu vadītspēja. Veikti tādu kompozītu membrānusintēzes procesi <strong>un</strong> pētītas īpašības:SPEEK <strong>un</strong> anilīns izmantoti kā izejvielas protonus <strong>un</strong> elektronus vadošāmmembrānām attiecīgi. Ja SPEEK polimērs veido membrānas tilpumu ar labu protonuvadāmību, tad virsma tiek pārklāta ar kompozīta SPEEK+PANI polimēru. Tam irmazāka protonu vadāmība, toties piemīt arī elektronu vadāmība, kas ir būtiski,pievienojot katalizatoru (metālu) šim slānim – degvielas (H 2 ) katalīze notiek ne tikai uzmembrānas virsmas, bet nelielā tās virsmas tilpuma daļā (intensīvāks process).SO 3 HSO 3 HSO 3 HHO 3 SSO 3 HHO 3 SSO 3 HHO 3 SSO 3 HSO 3 HNR 2 H O 3 S SO 2 SO 2
Laboratorijas turpmākie darbības virzieni:a) Lielas aktīvās virsmas materiālu aktivācija, sintēze, pētniecībaūdeņraža saistīšanai adsorbcijas procesā istabas temperatūrās;membrānas ūdeņraža atdalīšanai dažādos gazifikācijas procesos;<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013b) Ūdeņraža <strong>un</strong> metāna ieguve fermentācijas procesā - pētniecība <strong>un</strong>adaptācija lokāliem biomasas resursiem; atmosfēras CO 2 saistīšana;c) Zem-temperatūras plazmas izlādes procesu pētījumi gāzu (ūdens)sadalīšanā <strong>un</strong> pārveidošanā pielietojumiem smaku neitralizēšanai,šķidrumu pārvēršanai gāzveida degvielā, sadegšanas procesuoptimizācijai;d) Ūdens sadalīšanas iespēju pētījumi impulsu elektrolīzē, kavitācijasprocesā, mikrokapilāros, skaņas, gaismas magnētiskā/elektriskālauku, katalizatoru klātbūtnē;e) Ja<strong>un</strong>u nanostrukturētu materiālu sintēze (TiO 2 , ferīti)pielietojumiem vēja, saules enerģijas savākšanā.
Laboratorijas sadarbība 2013.g. ar <strong>LU</strong> citām fakultātēm,citiem institūtiem, Latvijas Ūdeņraža asociāciju:a) Ūdeņraža tehnoloģiju <strong>LU</strong> CFI 29. <strong>un</strong> zinātniskā ekonomikas konference, izskaidrošana 20.-22. februāris, marts, studentiem,2013skolniekiem, politiķiem, komersantiem;b) Dzīves cikla izvērtēšana stacionāriem pielietojumiem (ūdeņražaiegūšanai no dabas gāzes, biomasas fermentācijas/gazifikācijas)elektrības <strong>un</strong> siltuma/aukstuma ražošanai, H 2 priekš DUS;c) Dzīves cikla izvērtēšana mobiliem pielietojumiem gan iekšdedzesdzinējos (pārejas periods – fosilās degvielas (dabas gāze) <strong>un</strong>ūdeņraža maisījums), gan elektriskās-ūdeņraža automašīnās;d) Pētījumi kombinētām tehnoloģijām atja<strong>un</strong>ojamo energoresursusaražoto elektrības pīķu efektīvai izmantošanai (vējš + saule +biomasa + ūdens + ūdeņradis).
Paldies par uzmanību!<strong>LU</strong> CFI 29. zinātniskā konference, 20.-22. februāris, marts, 2013Pateicība Valsts pētījumu programmaiLATENERGI