Rodzic | Uczeń | Student | Nauczyciel | Naukowiec | Autor

Informacje - szczegóły

«  Dodaj Informację

Antropologia (59) | Archeologia (1316) | Astronomia (1268) | Biologia (316) | Biotechnologia (68) | Chemia (182) | Ciekawostki (3451) | Ekologia (579) | Ekonomia i Biznes (616) | Etnologia (33) | Filozofia (48) | Fizyka (230) | Fundusze, granty, stypendia (299) | Genetyka (291) | Geografia (77) | Geologia (101) | Gimnazjum (34) | Historia (1082) | Historia sztuki (114) | Imprezy kulturalne (476) | Informatyka (494) | Inne (584) | Językoznawstwo i filologie (99) | Konferencje i imprezy naukowe (1013) | Konkursy (833) | Kształcenie zintegrowane (14) | Kursy i szkolenia (19) | Liceum / Technikum (149) | Literatura (89) | Ludzie nauki (405) | Matematyka (116) | Medycyna (3092) | Miasta i regiony (69) | Muzyka (54) | News bulletin - English (798) | Paleontologia (117) | Prawo (120) | Projekty edukacyjne (13) | Przyroda (862) | Psychologia (371) | Religie (98) | Rozrywka (66) | Socjologia (419) | Sport (91) | Studia wyższe (500) | Szkoła podstawowa IV-VI (16) | Sztuka (27) | Świat (1738) | Targi (82) | Technika i technologie (964) | Turystyka (50) | Uczelnie wyższe (1200) | Unia Europejska (115) | Współpraca naukowa (109) | Wszystkie etapy szkolne (167) | Wychowanie przedszkolne (23) | Z życia szkoły (44) | Żywienie (222)

  

Ogniwa paliwowe przyszłości
2007-03-05 09:30:56

Ogniwo paliwowe to urządzenie, które bezpośrednio przetwarza energię chemiczną zgromadzoną w paliwie na energię elektryczną. W ogniwach zachodzi cicha i czysta ekologicznie przemiana energii. Dzięki takim źródłom można dowolnie lokalizować elektrownie, znika zatem problem strat związanych z przesyłaniem energii elektrycznej i ciepła. Nad materiałami, które mogą posłużyć jako elementy stałotlenkowych ogniw paliwowych (z ang. Solid Oxide Fuel Cell- SOFC) pracuje dr inż. Magdalena Dudek, z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Jak tłumaczy badaczka, modułowość ogniw paliwowych ułatwia ich rozbudowywanie. Ogniwa o rozmiarach zbliżonych np. do tradycyjnych akumulatorów niklowo-kadmowych, ale lżejsze i tańsze, mogą pracować nawet 20 razy dłużej, a jednocześnie nie trzeba ich długo ładować.

Zdaniem dr inż. Dudek, stałotlenkowe ogniwa paliwowe zasługują na szczególne zainteresowanie. Wśród dużej grupy ogniw paliwowych SOFC wyróżniają się tym, że można dzięki nim uzyskać wysokie moce ogniwa (20kW/m2), a ich wysoka wydajność sięga nawet 90 proc.

DLA ENERGETYKI I MOTORYZACJI

Przedmiotem zainteresowań badawczych dr Dudek są ceramiczne przewodniki jonowe. Badaczka analizuje ich właściwości pod kątem zastosowania jako elektrolitów stałych w urządzeniach elektrochemicznych takich jak stałotlenkowe ogniwa paliwowe, sensory gazowe dla diagnostyki pokładowej w motoryzacji i sondy do pomiaru aktywności rozpuszczonego tlenu lub wodoru w stopionych metalach. Jak tłumaczy, przewodniki jonowe to głównie tworzywa ceramiczne, szkliste i polimerowe, w których nośnikami ładunku elektrycznego są jony.

"Od wielu lat zainteresowanie joniką ciała stałego związane jest z możliwością ich praktycznych zastosowań w ogniwach paliwowych, bateriach litowych, akumulatorach, sensorach gazowych elektrolizerach czy reaktorach chemicznych" - wylicza.

Jak podkreśla, jedną z ważniejszych możliwości zastosowania przewodników jonów tlenu jako elektrolitów stałych są ceramiczne ogniwa paliwowe typu SOFC.

Ogniwo paliwowe to urządzenie, które bezpośrednio przetwarza energię chemiczną zgromadzoną w paliwie na energię elektryczną. Składa się ono z dwóch elektrod (anody i katody) oddzielonych ciekłym lub stałym elektrolitem, który przepuszcza jony, ale blokuje przepływ elektronów.

"W ogniwach zachodzi cicha i czysta ekologicznie przemiana energii" - zapewnia dr inż. Dudek. Jej zdaniem, do zalet ogniw paliwowych jako źródeł energii należy możliwość dowolnej lokalizacji elektrowni z ogniwami paliwowymi i eliminacja strat związanych z przesyłaniem energii elektrycznej i ciepła. Modułowość ogniw paliwowych ułatwia ich rozbudowywanie. Ogniwa o rozmiarach zbliżonych np. do tradycyjnych akumulatorów niklowo-kadmowych, ale lżejsze i tańsze, mogą pracować nawet 20 razy dłużej. Inna korzyść to brak długotrwałego procesu ładowania.

DLA ODBIORCÓW INDYWIDUALNYCH

Jak podkreśla badaczka, współczesne technologie materiałowe pozwalają również na realizację ogniw paliwowych przeznaczonych dla indywidualnych odbiorców do zasilania domów czy personalnych urządzeń elektronicznych takich jak: telefony, komputery czy odtwarzacze muzyki.

Zainteresowanie ogniwami paliwowymi w motoryzacji spowodowane jest głównie dwoma czynnikami: dążeniem do zwiększenia sprawności pojazdów oraz wymuszoną prawnie ograniczeniem emisji zanieczyszczeń do środowiska naturalnego.

"Ceramiczne ogniwa paliwowe, w których jako elektrolit stały stosuje się roztwór stały tlenku cyrkonu (IV) z tlenkiem itru (8YSZ), pracują w temperaturze 1000 st. C. Jednak wysokie temperatury pracy, ograniczają ich funkcjonowanie, podnoszą koszty wytwarzania, a także ograniczają miniaturyzację. Obniżenie temperatury pracy tych urządzeń do temperatur (600-750 st. C) jest celem strategicznym tej technologii w świecie" - wyjaśnia dr inż. Dudek.

Jak dodaje, osiągnięcie tego celu związane jest z opracowaniem innego elektrolitu tlenkowego lub protonowego o strukturze krystalicznej, zapewniającej wysokie wartości przewodności jonowej w tych temperaturach. Dr inż Dudek prowadzi takie prace w ramach projektu badawczego Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (MNiSW).

INNE BADANIA APLIKACYJNE

Oprócz energetyki, motoryzacji czy ochrony środowiska materiały takie stosowane są w metalurgii stali, na nich opierają się również technologie otrzymywania stopów metalicznych.

"Pomimo że sondy elektrochemiczne z elektrolitem ZrO2 są powszechnie stosowane jako sondy pojedynczego pomiaru w kontroli procesów przemysłowych, istnieje jednak konieczność poprawy ich funkcjonowania" - mówi dr inż. Dudek Prace te mają zmierzać do zastosowania tych sond jako elementów kontrolno-pomiarowych w zautomatyzowanych liniach technologicznych. Powinny też obniżyć koszty ich wytwarzania i eksploatacji.

Aktualnie w ramach projektu badawczego pt. "Opracowanie elektrolitu stałego na bazie CeO2 dla tlenkowych ogniw paliwowych SOFC" MNiSW, dr inż. Dudek pracuje nad metodą wytwarzania oraz charakterystyką tworzyw zawierających CeO2 pod kątem zastosowania ich jako elektrolitów ceramicznych w stałotlenkowych ogniwach paliwowych a także w elektrochemicznych sensorach gazowych pracujących w temperaturach 600-800oC w motoryzacji.

Badaczka prowadziła również kompleksowe badania nad elektrolitami stałymi CaZrO3. Jej prace, oprócz wartości poznawczych, wskazały na możliwość zastosowania tego materiału jako elektrolitu stałego w wysokotemperaturowych urządzeniach elektrochemicznych, w układach metalicznych, tlenkowych o niskiej prężności tlenu.

Materiał ten został zastosowany m.in. w ogniwach galwanicznych do badań właściwości termodynamicznych materiałów ważnych dla technologii SOFC. Prace których jest autorem lub współautorem dotyczące badań strukturalnych, elektrycznych, termodynamicznych, elektrochemicznych CaZrO3 były już cytowane w czasopismach z listy filadelfijskiej.

"Moje prace badawcze nad elektrolitami zmierzają do poznania ich właściwości pod kątem zastosowania ich w konkretnych urządzeniach elektrochemicznych. Myślę, że w zostaną one zastosowane w praktyce" - wyraża nadzieję chemik.

Dla potwierdzenia przytacza ostatnio wykonane testy odporności korozyjnej wybranych elektrolitów ceramicznych w stopionych metalach lub w atmosferze gazów spalinowych na hamowni silnikowej. Testy te pozwalają już wytypować materiały o najlepszych parametrach użytkowych.

"Jestem bliska opracowania elektrochemicznej sondy do pomiaru aktywności tlenu rozpuszczonego w ciekłych stopach metalicznych. Moje ostatnie prace wskazują , że opracowania tego urządzenia jest realne" - twierdzi Dudek.

***

Dorobek naukowy Magdaleny Dudek obejmuje 36 publikacji w recenzowanych czasopismach zagranicznych i krajowych, ponadto liczne wystąpienia na konferencjach międzynarodowych i krajowych, związane z tym publikacje i komunikaty w materiałach konferencyjnych z dziedziny inżynierii materiałowej i chemii.

Otrzymała zaproszenie do napisania artykułów przeglądowych do książki i czasopisma międzynarodowego. Recenzowała już prace w czasopismach z listy filadelfijskiej z zakresu stałotlenkowych ogniw paliwowych. Podkreśla, że równie ważna jest dla niej dydaktyka, ciągle doskonali jakość kształcenia poprzez opracowanie i uruchomianie nowych ćwiczeń laboratoryjnych, modyfikuje programu nauczania, bierze udział w kształceniu nowej kadry inżynierskiej.

"Nauka wciąż cieszy mnie i bawi - to chyba mój największy sukces naukowy" - mówi dr inż. Dudek, wyróżniona prestiżowym stypendium "Zostańcie z nami" przeznaczonym dla młodych naukowców.

Oprócz stypendium tygodnika "Polityka", dr inż. Dudek otrzymała również Stypendium Fundacji na rzecz Nauki Polskiej dla Młodych Naukowców, została zaproszona do wygłoszenia referatu na Międzynarodowej Interdyscyplinarnej Szkole "Targisol" organizowanej przez CERN w Genewie, zdobyła też nagrody Rektora AGH.

PAP - Nauka w Polsce, Agnieszka Uczyńska

Jeżeli nie znalazłeś tego czego szukasz skorzystaj z poniższej wyszukiwarki.

Web www.eduskrypt.pl

« Szkoła Podstawowa im...« Rowery miejskie« Nowe miejsce na Twoj...« Przedszkole21 - blog...« Blog regionalisty« frywolitki« Śląska specyfika his...