| Brief description |
Разработването на нискотемпературни полимерни мембрани за горивни клетки е свързано с формулирането и справянето с няколко предизвикателства. За развитието на стабилно функциониращи мембрани, притежаващи протонна проводимост в отсъствието на киселина, от съществено значение е да се разработи полимерна матрица, притежаваща подходящи архитектура. Като еталон в този температурен диапазон се използват мембрани базирани на перфлуорсулфонова киселина. Предвид приетият РЕГЛАМЕНТ (ЕС) 2021/1297 за ограничаване употребата на перфлуорокарбоксилните съединения, цел настоящето проектно предложение е да се разработят композитни мембрани за нискотемпературни горивни клетки с намалено съдържание на флуор или не съдържащи флуор в полимерната матрица и осигуряващи протонна проводимост съпоставима или по-добра с досега използваният еталон. Основната концепция, която е заложена в проекта е да бъде изградена микро/нанокомпозитна мембрана, съдържаща функционализирани алумосиликатни пълнители разпределени хомогенно в полимерна матрица носеща протогенни групи. Композитните мембрани, съставени от неорганичен материал включен в органична полимерна фаза, са алтернатива на чистите полимерни мембрани в редица приложения. Съвместяването на предимствата на двата вида материали, от гледна точка йонообменен капацитет, газопропускливост и механична стабилност дава възможност за подобряване на свойствата на композита.
Постигането на основната цел на проекта, ще има пряко научно-изследователско и социално-икономичесо въздействие. От научна гледна точка успешното изпълнение на задачите в работните пакети ще допринесе за обогатяване на изследователската база данни и до очертаване на нови насоки в разработването на протонпроводящи мембрани. Намаляването на флуор-съдържащия йономер от икономическа гледна точка ще доведе до понижаване на себестойността на процеса на получаване на възобновяем водород, като се очаква и значимо обществено въздействие от гледна точка екологичен принос и устойчиво развитие.
|
| Activities |
-
Activity: Провеждане на независими научноизследователски дейности в областта зелените технологии за получаване на водород от възобновяеми източници.
: Разработването на нискотемпературни полимерни мембрани за горивни клетки е свързано с формулирането и справянето с няколко предизвикателства. За развитието на стабилно функциониращи мембрани, притежаващи протонна проводимост в отсъствието на киселина, от съществено значение е да се разработи полимерна матрица, притежаваща подходящи механични характеристики, архитектура и функционални групи, които от своя страна да предоставят възможност за модификация, с цел осигуряване на подобрен транспорт на протони. Като еталон в този температурен диапазон се използва базирана на перфлуорсулфонова киселина мембрана. Предвид приетия РЕГЛАМЕНТ (ЕС) 2021/1297 за ограничаване на употребата на перфлуорокарбоксилните съединения, цел настоящето проектно предложение е да се разработят композитни мембрани за нискотемпературни горивни клетки с намалено съдържание на флуор или не съдържащи флуор в полимерната матрица и осигуряващи протонна проводимост съпоставима или по-добра от досега използваният еталон.
Основната концепция, която е заложена в проекта е създаването на микро/нанокомпозитна мембрана с двукомпонентна архитектура, съдържаща функционализирани алумосиликатни пълнители на микро/нано ниво разпределени хомогенно на макро ниво в полимерна матрица носеща протогенни групи, които да улесняват протонната проводимост. Композитите, съставени от неорганичен материал включен в органична полимерна фаза, са потенциална алтернатива на чистите полимерни мембрани в редица приложения като сепариране на газове, пречистване на вода и протонпроводящи мембрани за горивни клетки (PEMFC). Съвместяването на предимствата на двата вида материали, от гледна точка йонообменен капацитет (IEC), газопропускливост, селективност и механична стабилност и издръжливост дава възможност за подобряване на свойствата на композита в сравнение с чистите органични или неорганични мембрани.
В рамките на проекта е заложен мултидисциплинарен подход при изпълнение на задачите от работните пакети. Ще се интегрират научни познания и компетентност в отделни основни направления на химията (електрохимия, неорганична и полимерна химия), физиката, кристалографията и рентгеноструктурният анализ и инженеринг. Проектът предоставя среда за съвместни изследвания, която ще стимулира сътрудничеството между експерти в областта на синтеза на полимерни композити, ЯМР спектроскопия в твърда фаза, Рентгеноструктурен анализ и Термогравиметричен анализ с масселективен детектор- за изследване на морфологията и степента на функционализиране на получените материали и други. Интерпретирането на резултатите следствие комбинирането на различните дисциплинарни подходи, ще прецизира анализа на получените данни и ще повиши научния капацитет на екипа.
Данните и резултатите получени в отделните етапи на проекта ще бъдат разпространявани при недискриминационни условия, спазвайки принципите на FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable).
Цялата концепция на проекта е основана на принципа за „ненанасяне на значителни вреди“ по отношение на всяка от шестте екологични цели, определени в член 9 на Регламент (ЕС) 2020/852 и регламента за Таксономията. ,
Contracted Amount: 238 386.64
,
Reported Amount: 0.00
-
Activity: Комуникация и разпространение на резултатите и управление на интелектуалната собственост: Постигането на основната цел на проекта, а именно получаването на протонпроводящи композитни мембрани за нискотемпературни горивни клетки с намалено съдържание на флуор или не съдържащи флуор в полимерната матрица, би имало пряко въздействие в три основни области.
От научна гледна точка успешното изпълнение на задачите в работните пакети ще допринесе за обогатяване на изследователската база данни и до очертаване на нови насоки в разработването на протонпроводящи мембрани. Получаването на активирани микро/нано силикатни частици със собствена проводимост ще даде възможност те да бъдат инкорпорирани в полимерни матрици с широка сфера на приложение (протонпроводящи и сепариращи мембрани, електрохимични сензори и др).
Намаляването на флуор-съдържащия йономер с 5-10 % от икономическа гледна точка ще доведе до понижаване на себестойността на процеса на получаване на възобновяем водород едновременно с екологичните приноси. Верифицирането в операционна среда на получената композитна мембрана чрез прототипна горивна клетка в центъра за горивни клетки ZBT GmbH в Дуисбург-Германия ще валидира достигането на технологична готовност 7 и ще даде възможност за иницииране на процеси по сертифициране и реализиране на готов пазарен продукт и трансфер на технологията, като необходима стъпка за последваща реализация на разработената мембрана. Инкорпорирането ѝ в горивните елементи, ще има принос към получаването на енергия от водород, т.е. принос към реализиране на водородна стратегия за постигане на климатично неутрална Европа. Успешното разработване на технология за получаване на мембрани за горивни елементи с намалено съдържание на перфлуориран йономер ще има значимо обществено въздействие от гледна точка на екологичните приноси и устойчивото развитие.
,
Contracted Amount: 21 494.12
,
Reported Amount: 0.00
-
Activity: Закупуване на дълготрайни материални и нематериални активи (ДМА и ДНА), както и на материали и консумативи, необходими за изпълнението на проекта: Дейността включва закупуване, доставка и инсталиране на оборудване (ДМА)
Исканото финансиране е съобразено изцяло с целите на проекта и изложената работна програма. Проектът има подчертан интердисциплинарен характер. Успешното му изпълнение налага използване на специфични модерни и сложни физични, електрохимични и инженерни методи. В допълнение към наличната апаратура в ИП-БАН е необходимо закупуване на допълнително оборудване, което ще повиши качеството и потенциала на заложените експерименти и изследвания. ИП-БАН разполага с модерна апаратура за рентгеноструктурен анализ - BRUKER D8 ADVANCE ECO. С цел разширяване на неговите възможности, по проекта се предвижда закупуването на
клетка с контрол на температурата и влажността. Наличието на тази клетка ще даде възможност да се изследва промяната на структурата както на полимерните електролити, така и на геополимеризираните алумосиликати при промяна на температурата и влажността. В реални условия твърдите полимерни електролити работят при температури от 80°С до 120°С и от 95% до 50% относителна влажност. Тези изследвания ще осигурят информацията относно връзката между структурата и свойства на веществата.
Допълнително ще бъде закупен генератор на влага с цел надграждане на наличната електрохимична апаратура, позволяваща измерване на протонната проводимост на
новосинтезираните полимерни електролити, посредством методите на импедансната спектроскопия. За нуждите на проекта е предвидено да бъдат закупени два броя лаптопи пригодни за стабилна работа с тежки изчисления, визуализации и симулации. Въз основа на справочни данни за електронните свойства, енергиите на свързване, дължините на връзките и др., както и анализ на наличните в специализираната литература резултати от теоретични “ab initio” density functional theory (DFT) изчисления и собствени квантово-химични пресмятания, чрез специализиран софтуер (Biovia Materials Studio) ще бъде направен предварителен подбор на различни алумосиликати, комбинации от метални съединения и допанти, като се отчете влиянието на междуелектронните и йонни взаимодействия върху степента на адсорбция, респ.здравината на свързване.
Допълнително за нуждите на проекта, за закупуване са предвидени една аналитична и една техническа везна, една електромагнитна бъркалка и един хомогенизатор.
Закупуване на софтуер, лицензи и други нематериални активи (ДНА)
Предвидено е закупуването на два лиценза за специализиран софтуер, чрез който ще се извърши статистически обработката на получените резултати.
,
Contracted Amount: 202 231.17
,
Reported Amount: 0.00
-
Activity: Дейност по трансфер на знания: Мисията на изследователите от ИП-БАН е чрез провеждане на научни изследвания, иновации и обучение в областта на полимерите и полимерните материали да допринасят за развитието на науката и технологиите в полза на обществото и икономиката.
Изследователската политика на ИП-БАН е в унисон с приоритетите на Европейския съюз за развитието на икономика, основаващa се на знанието. Институтът успешно прилага модела за натрупване на нови знания чрез научни изследвания и трансформирането им в иновативни технологии и продукти, отговарящи на изискванията на обществото.,
Contracted Amount: 2 000.00
,
Reported Amount: 0.00
-
Activity: Дейности за организация и управление на проекта, информиране и публичност
: Институтът по полимери има дългогодишен опит в успешно изпълнение на множество национални и международни проекти. Това се дължи както на научните звена, така и на експертите във финансово-счетоводния отдел и отдела за управление на човешките ресурси, които осигуряват дейностите по отчитане, архивиране, финансово управление и гарантиране на прозрачност и законосъобразност.
Създаден е екип за управление на проекта, който включва ръководителят на проекта-доц.д-р Филип Ублеков, координатор-д-р Десислава Будурова, Магделина Зоева-главен счетоводител и Нели Веливова-експерт управление на човешките ресурси, който залага на изграждането на добри, професионални и колегиални отношения с всички участници в изпълнението на проекта за постигане на крайната цел в зададения времеви хоризонт и при добро финансово управление.
,
Contracted Amount: 6 961.68
,
Reported Amount: 0.00
|