Tehnologii chimice si electrochimice pentru conversia dioxidului de carbon in compusi cu rol energetic – CO2Out
Obiective
Obiective principale :
-
Preparare membrană ceramică tip NASICON cu conductivitate ionică ridicată obținută prin reacția în stare solidă la temperatură ridicată.
-
Dezvoltarea de sisteme catalitice inovatoare pentru conversia CO2 în metanol.
-
Dezvoltarea unui concept inovativ de baterie care conține o membrană ceramică schimbătoare de ioni (Na) de tip NASICON.
-
Validarea performanțelor bateriei cu membrană ceramică tip NASICON într-o celulă electrochimică.
-
Validarea tehnologiei pentru conversia chimică a CO2 în compuși cu rol energetic.
Noutate
Dacă din punct de vedere al conversiei chimice, elementul de noutate este reprezentat de sistemele catalitice inovatoare și conversia chimică a CO2 cu selectivitate și conversie mare și optimizarea parametrilor de lucru, în cazul conversiei electrochimice, elementul de noutate este încă în fază incipientă chiar la nivel internațional. Cu privire la cel de-al doilea aspect, elementul de noutate propus este acela de utilizare a bateriei cu membrană ceramică de tip NASICON într-o celulă electrochimică care utilizează apă de mare, în vederea producerii de energie electrică și hidrogen.
Responsabil proiect- dr. chim. Iordache Mihaela
Scop
Proiectul își propune dezvoltarea (i) unei tehnologii inovatoare de conversie electrochimică a CO2 cu generare de energie și H2, folosind o celulă electrochimică care conține o baterie cu membrană ceramică de tip NASICON precum și (ii) o tehnologie de producere a compușilor cu rol energetic prin hidrogenarea CO2 cu catalizatori inovatori, cu scopul validării celor două tehnologii în vederea reducerii emisiilor de gaze cu efect de seră.
Faze
ANUL 2023
FAZA 1 – Preparare membrană NASICON cu conductivitate ionică ridicată prin reacția în stare solidă la temperatură ridicată și caracterizarea acesteia.
Termen de predare: 13.04.2023
Obiective etapa:
-
Elaborare metodă obținere membrană ceramică de tip NASICON prin reacția în stare solidă la temperatură ridicată;
-
Caracterizarea fizică, chimică și electrochimică a pulberii și membranei ceramice NASICON prin diferite metode de analiză in vederea determinarii structurii și compoziției chimice.
-
Testarea proprietăților electrice ale membranei ceramice NASICON și selectarea membraneor cu conductivitate adecvată pentru utilizarea la fabricarea bateriilor.
-
Testarea stabilitatii (degradarii) in timp a membranei NASICON in soluție de apă de mare la diferite pH-uri.
FAZA 2 –Dezvoltarea de sisteme catalitice inovatoare pentru conversia CO2 în metanol.
Termen de predare: 15.09.2023
Obiective etapa:
- Prepararea catalizatorilor inovatori pe bază de Cu/ZnO/Al2O3 și CuO/ZnO/Al2O3 prin tehnici de ultimă generație prin impregnare, co-precipitare și sol-gel.
- Caracterizarea morfologică și structurală a materialelor preparate prin diferite metode de analiză.
- Diseminare rezultate.
FAZA 3 -Dezvoltarea unui concept inovativ de baterie care conține o membrană ceramică schimbătoare de ioni (Na) de tip NASICON.
Termen de predare: 31.12.2023
Obiective etapa:
- Dezvoltarea configurației de automatizare și control a bateriei cu membrană ceramică NASICON.
- Asamblarea bateriei cu membrană ceramică NASICON.
- Diseminare rezultate.
ANUL 2024
FAZA 4 – Testarea sistemelor catalitice inovatoare pentru conversia chimică a CO2.
Termen de predare: 15.04.2024
Obiective etapa:
- Evaluarea caracteristicilor obținute și alegerea catalizatorului potrivit pentru conversia CO2 în metanol.
- Testarea catalizatorilor preparați.
- Diseminare rezultate.
FAZA 5 – Testarea eficienței bateriei cu membrană ceramică NASICON într-o celulă electrochimică.
Termen de predare: 15.07.2024
Obiective etapa:
- Testarea electrochimică (încărcare/descărcare) a bateriei cu membrană ceramică NASICON într-o celulă electrochimică, la curent constant de diferite valori, utilizând apa de mare.
- Testarea performanțelor bateriei cu membrană ceramică de tip NASICON, folosind diferite tipuri de catalizatori.
- Diseminarea rezultate.
FAZA 6 – Demonstrarea conceptului tehnologic de conversie CO2 în compuși cu rol energetic.
Termen de predare: 31.12.2024
Obiective etapa:
a. Dezvoltarea procedurii de testare privind scalarea procesului tehnologic.
b. Validarea tehnologiei de preparare a metanolului cu catalizatori comerciali.
c. Dezvoltarea tehnologiei pentru a testa toți catalizatorii obtinuţi.
d. Diseminare rezultate.
ANUL 2025
FAZA 7 – Scalarea celulei electrochimice la nivel micropilot de laborator
Termen de predare: 15.05.2025
Obiective etapa:
a. Scalarea celulei electrochimice actuale la o dimensiune mai mare, printr-un concept de design tehnologic original;
b. Validarea designului celulei;
c. Diseminare rezultate.
FAZA 8 – Controlul, reglarea și automatizarea procesului tehnologic din instalația de hidrogenare a CO2 cu monitorizarea parametrilor importanți pentru analize ulterioare.
Termen de predare: 15.07.2025
Obiective etapa:
-
Realizarea si testarea unor controlere în buclă închisă de tip proporțional, integral și derivat pentru următoarele bucle de control.
-
Dezvoltarea unui software (care are flexibilitatea unui limbaj de programare combinată cu instrumente incorporate) conceput special pentru testare, măsurare și control a procesului de hidrogenare a CO2.
-
Diseminare rezultate.
FAZA 9 – Optimizarea procesului tehnologic de conversie CO2 la metanol la nivel micropilot.
Termen de predare: 31.12.2025
Obiective etapa:
a. Funcționarea tehnologiei de laborator pentru conversia CO2 în metanol.
b. Demonstrarea funcționalității noii tehnologii pentru conversia CO2 în metanol.
c. Diseminare rezultate.
ANUL 2026
FAZA 10 – Testarea performanțelor bateriei cu conținut de membrană NASICON în celula electrochimică dezvoltată în acest proiect.
Termen de predare: 15.06.2026
Obiective etapa:
a. Testarea electrochimică a bateriei în celula electrochimică dezvoltată în acest proiect.
b.Testate performanțelor bateriei cu membrană ceramică de tip NASICON, folosind diferiți catalizatori.
c. Diseminarea rezultate.
FAZA 11 – Validarea instalației experimentale de conversie chimica a CO2 și demostrarea funcționalității.
Termen de predare: 15.09.2026
Obiective etapa:
a. Testarea catalizatorului înainte și după funcționare.
b. Demonstrarea funcționalității instalației de conversie CO2.
c. Determinarea eficienței conversiei CO2.
d. Diseminare rezultate.
FAZA 12 – Validarea eficienței și stabilității celulei electrochimice dezvoltate în acest proiect, în timpul funcționării.
Termen de predare: 31.12.2026
Obiective etapa:
a. Dezvoltarea configurației de automatizare și control al celulei electrochimice.
b. Validarea eficienței celulei electrochimice.
c. Diseminare rezultate.
© 2023 I.C.S.I. Rm. Vâlcea