Compozite pentru stocarea eficienta a hidrogenului la ... - Prezentare

Proiect nr. 22-105 acronim COST-H 

COMPOZITE PENTRU STOCAREA EFICIENTA A 

HIDROGENULUI LA TEMPERATURA AMBIANTA 

– SURSA DE ENERGIE CURATA DESTINATA PILELOR DE 

COMBUSTIE 

Coordonator: INCDTIM Cluj-Napoca 

Director proiect: Ing Ioan Misan 

Institutul National de Cercetare-Dezvoltare 

pentru Tehnologii Izotopice si Moleculare 

C. P. 700, 400293 Cluj-Napoca, România 

Email : misan@itim-cj.ro

Proiect nr. 22-105 acronim COST-H 

COMPOZITE PENTRU STOCAREA EFICIENTA A 

HIDROGENULUI LA TEMPERATURA AMBIANTA 

– SURSA DE ENERGIE CURATA DESTINATA PILELOR 

DE COMBUSTIE 

Coordonator: INCDTIM Cluj-Napoca 

Director proiect: Ing Ioan Misan 

Institutul National de Cercetare-Dezvoltare 

pentru Tehnologii Izotopice si Moleculare 

C. P. 700, 400293 Cluj-Napoca, România 

Email : misan@itim-cj.ro

Parteneri in Consortiu 

INCDTIM 

● Consorţiu pentru C&D in domeniul hidrogenului: 

● CO - InstitutuI National de Cercetare Dezvoltare pentruTehnologii Izotopice si 

Moleculare; INCDTIM Cluj-Napoca 

● P1 - Universitatea “Babes Bolyai” Cluj-Napoca, Facultatea de Chimie si 

Inginerie Chimica; UBB Cluj-Napoca 

● P2 - Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Materialelor; 

INCDFM Bucuresti 

● Bugetul total al proiectului: 2.000.000 lei 

din care finantare: 2008 - 2010 - 700.000 lei ( 35 % ) 

2008 – 0 

2009 – 528.840 lei ( 100 % ) 

2010 – 171.160 lei ( 40,70 % ) 

● Adresa web: http://www.itim-cj.ro/PNCDI.html 

Parteneriate in domeniile prioritare, 10 decembrie 2010, Bucuresti 

Ioan MISAN 

3

Obiectivele proiectului 

INCDTIM 

Obţinerea unor noi materiale utilizate in stocarea hidrogenului „la bord” pentru utilizarea acestuia drept 

combustibil la vehicule nepoluante pe baza de pile de combustie; domeniu prioritar nominalizat în Platforma 

Europeană “ Hydrogen and Fuel Cells, (HFC)” la sectiunea: materiale si tehnologii eficiente pentru stocarea 

hidrogenului . 

-- obţinerea unor noi materiale de stocare a H 2 : structuri microporoase metalo-organice (MOF) 

si compozite pe baza de MOF- catalizator / suport - punţi de carbon, 

-- rezolvarea problemelor tehnice legate de tehnologia de sinteza si caracterizare a noilor materiale, 

-- dezvoltarea unor noi metode de stocare a H 2 in MOF si compozite 

-- constructia unui rezervor de stocare a H 2 in materialele studiate pentru demonstrarea posibilitatii 

utilizarii acestora la aplicatii mobile. 

Elementele de noutate ale proiectului, originalitate 

-- la nivel international se considera, in acest moment, ca structurile microporoase metalo-organice 

poartă în ele promisiunea rezolvării problemelor ridicate de stocarea hidrogenului pentru 

aplicatii mobile, primele rezultate importante fiind raportate in anul 2003. 

-- stocarea hidrogenului in MOF si materiale compozite pe baza de MOF este o premiera nationala, 

nemaifiind abordata pana in prezent, fiind în rezonantă cu tendintele internationale în domeniu. 

Beneficiarii rezultatelor, potentialul de aplicare in economie 

-- industria constructoare de automobile: procedeu de stocare a H 2 net superior celor actuale pentru aplicatii mobile. 

( pentru actionarea pe baza de pile de combustie ) 

-- industria chimica si petrochimica: transferarea tehnologiilor de sinteza la scara macro 

stocarea H 2 pentru aplicaţii staţionare 


Ioan MISAN 

4 

4

Stadiul de realizare 1/3 

• Etapa II noiembrie 2009 val buget: 468.000 lei 

Realizarea unor compozite cu MOF pentru cresterea capacitatii de adsorbtie a hidrogenului 

prin efect spillover. Determinarea factorilor care influenteaza adsorbtia hidrogenului in 

compozite pe baza de MOF 

-- sinteza si caracterizarea unor MOF reprezentative pentru realizarea de compozite 

-- sinteza unor noi MOF-uri si compozite cu catalizator de Pt sau Pd pe carbune activ si nanofibre de C. 

-- caracterizarea structurala, termodinamica si cinetica a absorbţiei/desorbţiei H2 în materalele obtinute. 

-- elaborarea temei de proiectare si documentatia de executie pentru modelul experimental de rezervor 

de stocare a hidrogenului in noile materiale sintetizate. 

Precursori / Rezultate intermediare sau finale 

INCDTIM 

-- 4 documentatii tehnice pentru executie: 1) autoclava pentru sinteza MOF; 2) instalatie de tip Sievert 

pentru determinat izoterme de abs./desorbtie hidrogen in MOF-uri; 3) modul de reglare debite si presiuni in 

instalatia de producere nanotuburi de carbon cu incalzire inductiva; 4) rezervor stocare hidrogen in MOF 

-- 2 modele functionale: executate conform documentatiei pentru poz.1) si poz.3) 

-- 1 instalatie functionala : pentru poz. 2) 

--22 procedee, metode si retete de elaborare pentru produsi noi din care: 

- 19 structuri metal organice 9 sunt subiectul a 2 articole in curs de publicare si 

- 3 compozite (MOF-5@CNF; MOF-5@(Pd/CNF); MOF-5@Pt/CA) 

Achizitii: 3.929 lei calculator cu accesorii 


Ioan MISAN 

5

Etapa III decembrie 2009 val buget: 60.840 lei 2/3 

Elaborarea unei noi metode, alternative de sinteza a MOF. 

Optimizarea capacitatii de stocare a compozitelor prin diversificarea componentilor 

-- sinteza de MOF reprezentative printr-o metodă nouă de sinteză in camp de microunde la 

temperatura ambianta si presiunea atmosferica. 

-- sinteza de structuri metal-organice noi si caracterizarea acestora. 

-- sinteza de nanotuburi de carbon (SWCNT, MWCNT) pentru obtinerea de compozite noi 

Precursori / Rezultate intermediare sau finale 

-- 2 documentatii pentru executie: 1) bol pentru mojarare in moara planetara a MOF-5 Pd/CNF 

si 2) incinta pentru sintetizat MOF in camp de microunde. 

-- 2 modele functionale conform documentatiei pentru poz.1) si 2) 

-- 1 tehnologie noua: metoda de sinteza a MOF prin activare in camp de microunde la presiune 

atmosferica pentru MOF-5; HKUST-1 si IRMOF-8 ( brevetat ) 

-- 2 produsi noi: 

- structura metal organica poroasa [Fe 3 O(BDC) 3 py 3 ]CHCl 3 sintetizata in camp de microunde 

- compozit HKUST-1@CNF ( 1,4% H 2 la 303K) 

INCDTIM 

Achizitii: 

- 0 lei 


Ioan MISAN 

6

Etapa IV decembrie 2010 valoare buget: 171.160 lei 3/3 

Extinderea scalei de sinteza a MOF. Procesari alternative de MOF si compozite pentru 

optimizarea parametrilor de stocare. 

Realizarea unui rezervor experimental de stocare a hidrogenului. 

-- obtinerea compozitelor noi prin diversificarea componentilor, demonstrarea reversibilitatii procesului 

de adsorbtie /desorbtie H 2 . 

-- optimizarea unui procedeu de sinteza pentru MOF ( IRMOF-8) in vederea extinderii scalei de producere. 

-- obtinerea de compozite cu noi MOF-uri si caracterizarea lor determinarea porozitatii si a 

caracteristicilor termodinamice si cinetice a procesului de adsorbtie a hidrogenului 

-- producerea la scara mare a MOF selectat pentru executarea rezervorului. 

-- realizarea model experimental rezervor de stocare a hidrogenului 

-- experimentarea in conditiile reale de functionare a rezervorului de stocare H 2 executat. 

Precursori / Rezultate intermediare si finale 

-- 8 produsi noi din care: 6 compozite noi si 2 structuri metal organice noi ( ITIM – 1 si Cu 4 O(BDC) 2 ) 

-- 1 model de calcul al entalpiei de absorbtie a hidrogenului pentru intervalul de temp. 77K – 324K 

-- 2 tehnologii noi metoda de sinteza pentru HKUST-1 si IRMOF-8 (microunde) 

-- 1 documentatie executie instalatie de testare rezervor la presiune (150 barr ) 

-- 1 model experimental de rezervor de stocare hidrogen in MOF 

-- 1 model functional instalatie de testare la presiune 

Achizitii: - 0 lei 

INCDTIM 


Ioan MISAN 

7

Participare tineri cercetatori 

INCDTIM 

Conform anexei B din 

propunerea de proiect (2008) 

Faza II si III 

an 2009 

Faza IV 

an 2010 

Cercetatori cu studii superioare din care: 31 17 18 

Tineri sub 35 ani 9 5 4 

Tineri intre 35 si 40 ani 5 3 3 

Doctoranzi 13 7 (30,26%) 10 (56,77%) 

Doctori 15 6 5 

Lucrari de doctorat: pe tema proiectului 

1. Gabriela BLĂNITĂ: “Contributii la chimia eterilor peraza coroană si a structurilor metal-organice”, indrumator: 

Prof. dr. Mircea VLASSA, sustinuta: 30 septembrie 2010 

2. Maria COROS: “Sinteza unor eteri coroana cu brate pendante aromatice si a unor retele metal organice ”, indrumator: 

Prof. dr. Mircea VLASSA, sustinuta:30 septembrie 2010; 

3. Diana LAZĂR: “Studiul catalizatorilor pe suport prin schimb isotopic H/D”, indrumator: CSI dr. Damian AXENTE, 

sustinuta: 26 martie 2010; 

4. Mihaela VLASSA: "Tipuri noi de liganzi pentru complexarea metalelor tranzitionale“ indrumator: 

Prof. dr. Cristian Silvestru; inceputa 2008 

5. Ovidiu ARDELEAN: “Stocarea hidrogenului in materiale compozite”, indrumator: Prof. dr. Mircea VLASSA, 

inceputa 2008 

6. Stefania SIMON : “Sinteza si functionalizarea nanotuburilor de carbon pentru aplicatii în nanomedicină”, indrumator: 

Prof. dr. Mircea VLASSA, inceputa 2007 

7. Monica DAN; “ Catalizatori heterogeni multicomponenţi pentru prepararea H2 din deşeuri de bio-diesel” indrumator: 

Prof. dr. Ionel Catalin POPESCU, inceputa 2009 

8. Maria MIHET: ” Reducerea catalitică a oxizilor de azot din gazele reziduale ale coloanei de separare a N15”, 

indrumator: Prof. dr. Paul Serban AGACHI, inceputa 2008 


Ioan MISAN 

8

Diseminare 1/3 

INCDTIM 

Indicatori de rezultat realizati Etapa II Etapa III Etapa IV TOTAL 

Produse noi din care: 

bazate pe brevete,omologari sau inovatii proprii 

22 

3 

2 

1 

8 

1 

32 

5 

Tehnologii noi din care: 

bazate pe brevete,omologari sau inovatii proprii 

2 

2 

2 

1 

4 

3 

Documentatii tehnice de executie 4 2 1 7 

Instalatii functionale 1 1 2 

Modele experimentale sau functionale 2 2 1 5 

Modele de calcul 1 1 

Cereri inregistrare brevete depuse 2 1 3 

Numar articole publicate in rev. ISI 1 1 

Numar articole acceptate spre publicare in rev. ISI 2 2 

Numar articole trimise spre publicare in rev. ISI 4 4 

Lucrari prezentate la Conferinte internationale 2 4 6 

Participari la Salonul International al Cercetarii 3 3 


Ioan MISAN 

9


INCDTIM 

Cererea de inregistrare brevete - 3 

• Brevet de inventie nr. A/00400 din 21.05.2009 cu titlul „Compozite structuri metal-organice 

poroase / structure de carbon pentru stocarea hidrogenului”, autori: G. Blănită, D.M. Lupu, M. 

Vlassa, A.R. Biris, I. Misan, G. Popeneciu, I. D. Coldea, O.N. Ardelean; 

• Brevet de inventie nr. A/00758 din 24.09.2009, cu titlul „Prepararea compozitelor structuri metalorganice 

poroase / structuri de carbon”, autori: G. Blanita, D.M. Lupu, O.N. Ardelean, M. Lazar, G. 

Borodi, M. Vlassa, I. Misan , I.D. Coldea, A.R. Biris, G. Popeneciu 

• Brevet de inventie nr. A/00737 din 18.09.2009, cu titlul: “Sinteza structurilor metal-organice prin 

activare cu microunde la presiune atmosferica”, autori: G. Blănită, O.N. Ardelean, D.M. Lupu, E. 

Surducan, G. Borodi, M. Vlassa, I. Misan, I.D. Coldea, A.R. Biris, G. Popeneciu, V. Surducan. 

Articole publicate sau acceptate pentru publicare - 3 

• G. Blănită, D. Lupu, M. Lazăr, A.R. Biris, V. Pascalău ,O. Ardelean, I.Coldea, I. Misan, G. Popeneciu si 

M. Vlassa The effect of solution/ free volume ratio on the MOF-5 characteristics; Journal of Physics, 

Conference Serie (JPCS) 2009, 182, 012047 

• Lupu, D.; Ardelean, O.; Blănită, G.; Borodi, G.; Lazăr, M.D.; Biris, A.R.; Coldea, I.; Mihet, M., Misan, I.; 

Popeneciu, G.; Synthesis and hydrogen adsorption properties of a new iron based porous metalorganic 

framework; J. Hidrogen Energy 2010, in press; 

• Vlassa, M.; Borodi, G.; Blanita, G.; Cojocaru, I.; Vlassa, M.; Silvestru, C.; Synthesis and 

Characterization of coordination polymers obtained from CuII and NiII cyclam perchlorate and 

carmoisine; Central European Journal of Chemistry 2010, in press; 


Ioan MISAN 

10 

10


Articole trimise pentru publicare - 4 

• Vlassa, M.; Borodi, G.; Biris, A.; Blanita, G.; Vlassa, M.; Pascalău, V.; Silvestru, C.; Vibrational Spectra 

Characterization of Coordination Polymers Obtained from CuII, NiII and ZnII Cyclam Perchlorate and 

Tartrazine; Acta Chimia Slovenica 2010, submitted; 

• Vlassa, M.; Borodi, G.; Biris, A.; Blanita, G.; Vlassa, M.; Silvestru, C. Synthesis and Characterization of 

coordination polymers obtained from CuII, NiII and Znll cyclam perchlorate and amaranth;; Monaschefte 2010, 

• Ardelean, O.; Blănită, G.; Mihet, M.; Coldea,I.; Lupu,D.; Palade, P.; Supported Pt and Pd catalysts for hydrogen 

adsorption in MOFs, Rev. Roum. Chim. 2010, submitted; 

• Blănită, G.; Ardelean, O.; Lupu, D.; Borodi, G.; Mihet, M.; Coros, M.; Vlassa, M.; Misan, I.; Coldea, I.; Popeneciu, G.; 

Microwave assisted synthesis of MOF-5 at atmospheric pressure, Rev. Roum. Chim. 2010, submitted; 

Lucrari prezentate la Conferinte internationale - 4 

• Pleading for metal-organic frameworks; G. Blănită, O. Ardelean, D. Lupu, G. Borodi, M. Mihet, M. Vlassa, I. Misan, 

I.,Coldea, G. Popeneciu, 9th International Symposium of the Romanian Catalysis Society (ROMCAT 2010), June 23- 

26, 2010, Iasi, Romania; (prezentare orală) 

• Supported Pt and Pd catalysts for hydrogen adsorption in MOFs; O. Ardelean, G. Blănită, I. Coldea, D. Lupu, 

P.Palade, 9th International Symposium of the Romanian Catalysis Society (ROMCAT 2010), June 23- 26, 2010, Iasi, 

• Synthesis and characterization of coordination polymers obtained from Cu(II) and Ni(II) cyclam perchlorate 

and carmoisine, M. Vlassa, G. Borodi, A. Biris,G. Blănită, D. Lupu, M. Vlassa, At The 7th International Conference of 

the Chemical Societies of the South-East European Countries, Bucharest, Sept.15-17, 2010;( prezentare orală) 

• Microwave synthesis of MOFs under atmospheric pressure, G. Blănită, O. Ardelean, D. Lupu, D. Lazăr, G. Borodi, 

A. Biris, M. Vlassa, E. Surducan, I. Coldea, I. Misan, V. Surducan, G. Popeneciu; 2nd International Conference on 

Metal-Organic Frameworks and Open Framework Compounds, Marseille / France, September 5-8, 2010; 

Participari la Saloanul International al Cercetării - 3 

INCDTIM 


Ioan MISAN 

11 

11

Buget aprobat initial pentru 2011: 

Activitati fezabile in anul 2011 in limita bugetului acceptat: 

962.000 lei 

INCDTIM 

-- Sinteze de noi MOF si compozite optimizate utilizabile in aplicatii de stocare a hidrogenului. 

-- Caracterizarea termodinamica si cinetica a absorbţiei / desorbţiei H 2 în noile materiale. 

-- Experimentarea modelului functional pentru rezervorul de stocare a H 2 . 

-- obtinerea de structuri metal-organice noi cu entalpii de adsorbtie a H 2 mari (~ 15 kcal/mol) 

prin varierea metalului si / sau ligandului organic 

-- realizarea unor noi compozite prin sinteza directa pe baza de MOF si nanotuburi de carbon sau carbune activ 

-- experimentare model functional rezervor de stocare a H 2 

-- brevetarea solutiilor tehnice gasite pentru tehnologia de sinteza propusa si rezervorul de stocare hidrogen 

-- diseminarea si valorificarea rezultatelor obtinute 

Obiective: 

-- determinarea cailor de crestere a capacitatii de absorbtie a hidrogenului in compozite prin procesari 

alternative ( inlocuirea nanofibrelor cu nanotuburi de carbon si carbune activ ) 

-- atingerea capacitatii de adsorbtie a H 2 de 6% (gravimetric) la 77 K pentru MOF-uri noi si 

4% la temperatura ambientala pentru compozite 

-- demonstrarea superioritatii stocarii hidrogenului in structuri metalo-organice poroase fata de procedeele 

clasice de stocare ( gaz comprimat, lichid sau in hidruri metalice) 

S-au pastrat toate activitatile prevazute in faza de contractare (an 2008) 


Ioan MISAN 

12

Compozite pentru stocarea eficienta a hidrogenului la ... - Prezentare

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?