SISTEM INOVATIV DE PRODUCERE A ENERGIEI ELECTRICE UTILIZAND PILELE DE COMBUSTIE DE TIP PEM LA TEMPERATURI RIDICATE CU HIDROGEN PRODUS PRIN REFORMAREA ACIDULUI ACETIC

Contract de finantare nr 22-079/2008

   Proiectul propus urmareste dezvoltarea unui sistem integrat de producere e energiei electrice utilizand pilele de combustie de tip PEM la temperaturi ridicate alimentate cu hidrogen produs prin reformarea acidului acetic. Principalele obiective ale proiectului sunt: dezvoltarea unui reformer catalitic cu membrana permselectiva utilizat la producerea hidrogenului din acid acetic, dezvoltarea unei tehnologii inovatoare de realizare a pilelor de combustibil de tip PEM (HT-PEM) care sa opereze in domeniul de temperaturi 120-200°C si integrarea ansamblului de pile HT-PEM cu reformerul catalitic.
   Unul dintre principalele obiective stiintifice ale proiectului este determinarea parametrilor care influenteaza randamentul si concentratia hidrogenului obtinut in urma reformarii catalitice a acidului acetic utilizand reactorul membrana (RM). Acesti parametrii sunt in principal temperatura, presiunea, debitul de alimentare si tipurile de catalizatori utilizati in procesul de cataliza. Acestia vor fi studiati si determinati atat prin modelare matematica cat si experimental. Elementul de noutate este acela ca studiile vor fi efectuate la temperaturi scazute (400°C) din reformere traditionale.
   Pilele de combustie cu membrana schimbatoare de protoni (PEM) sunt considerate a fi cea mai potrivita solutie pentru obtinerea de energie utilizand surse regenerabile (hidrogenul) atat pentru aplicatii mobile cat si stationare. In ultimii ani, s-a dovedit a fi imperios necesar a se sintetiza polimeri cu rol de electrolit solid (membrana) care sa permita functionarea PEM la temperaturi mai mari de 120°C. Este evident faptul ca odata cu dezvoltarea de materiale polimerice noi este necesar a se sintetiza si catalizatori care sa functioneze la astfel de temperaturi fara insa a fi afectate integritatea si functionalitatea acestora.
   Proiectul propus este unul interdisciplinar care se va axa pe dezvoltarea de materiale ce vor fi utilizate in scopul obtinerii de energie utilizand pilele de combustie. Acest lucru este in acord cu necesitatea la nivel mondial de reducere a emisiilor poluante si a efectului de sera prin dezvoltarea de metode noi de obtinere a hidrogenului utilizand surse regenerabile cum este biomasa. Aceasta, in urma proceselor de prelucrare, este transformata in biocombustibil lichid cum sunt uleiul de piroliza, acidul acetic sau etalonul.
   Este bine cunoscut faptul ca PEM functioneaza in mod obisnuit la temperaturi relativ scazute (<80°C). Acest lucru necesita utilizarea drept combustibil hidrogenul care trebuie sa aiba un continut scazut de CO (<10 ppm). Prin cresterea temperaturii pana la 200°C, este posibil a se utiliza cu continut de CO pana la 1% fara a cauza otravirea catalizatorului, care este in principal pe baza de Pt. In sensul cresterii randamentului de producere a energiei si a scaderii costurilor de productie, se va dezvolta un ansamblu inovativ membrana-electrod (MEA) care sa functioneze in domeniul de temperaturi 120-200°C. Vor fi realizati si testati, de asemenea, mai multe tipuri de catalizatori pentru reactia de reducere a oxigenului (ORR). Conductivitatea protonica a noilor tipuri de membrane rezistente la temperaturi ridicate se vor efectua utilizand metoda spectroscopiei de impedanta electrochimica (EIS). In scopul studierii proprietatilor la nivelul interfetei dintre membrana/electrod si gasirii optime de catalizator si model MEA, se vor folosi metodele depunerii catalizatorilor prin RF-sputtering si laser pulsativa (PLD).