Program NUCLEU

Obiectiv : Elemente majore ale transformării energetice – stocarea energiei şi energetica hidrogenului – procese şi noi materiale
Responsabil proiect: Dr. Ing. Mihaela Buga
Valoare proiect: 2 500 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate:

• studiu tehnico-economic al tehnologiilor Li-ion prezente pe piață, evoluția prețului stocării energiei în bateriile Li-ion din ultimii ani, precum și diferitele scenarii de evoluție a prețului din următorii ani, costul stocării unui kWh de electricitate.
• rețete privind prepararea de amestecuri destinate obținerii de electrozi, anozi pe bază de grafit;
• protocoale de lucru privind implementarea tehnologiei de obținere a celulelor Li-ion NMC de tip pouch;
• optimizarea rezultatelor prin înlocuirea materialului suport de la anod (grafit) cu noi materiale nanostructurate pe bază de LTO (Lithium Titanium Oxide Li4Ti5O12) utilizând diferiți solvenți: apoși și organici;
• ­ elaborare rețete privind prepararea de amestecuri destinate obținerii de electrozi, catozi NMC – Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide – NMC111, NMC532, NMC811 și anozi pe bază de grafit;
• electrozi NMC111, NMC532, NMC811 cu proprietăți adecvate integrării în celule NMC de tip pouch;
• etabilire protocoale de lucru privind implementarea tehnologiei de obținere a celulelor Li-ion NMC de tip pouch;

Obiectiv : Elemente majore ale transformării energetice – stocarea energiei şi energetica hidrogenului – procese şi noi materiale
Responsabil proiect: Dr. Chim. Adriana Marinoiu
Valoare proiect: 3 000 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate:

• noi tipuri de electrozi nanostructurati pe baza de grafene-nanoparticule metalice pentru aplicatii electrocatalizatori ORR cu activitate catalitica ridicata, stabilitate chimica si electrochimica, durabilitate si continut de Pt scazut pentru catodul pilei de combustibil cu membrana schimbatoare de protoni (PEM).
• protocol de testare si caracterizare a electrozilor ORR.
• model matematic pentru analiza curgerii fluidelor printr-un ansamblu membrana electrod (MEA) si prin mediile poroase ale straturilor de difuzie a gazelor. Raport tehnic
• ansamblu membrana-electrod (MEA) utilizand catalizatorii dezvoltati in prezentul proiect
• protocol de testare si caracterizare a ansamblului membrana-electrod (MEA), evaluarea performantelor in conditii de functionare specifice PEMFC
• fisa produs
• protocoale de testare a componentelor active (catalizatori dezvoltati in faza 3, electrozi PEMFC);
• evaluarea performantelor electrochimice in conditii de functionare specifice PEMFC;

Obiectiv : Elemente majore ale transformării energetice – stocarea energiei şi energetica hidrogenului – procese şi noi materiale
Responsabil proiect: Dr. Chim. Ioan Iordache
Valoare proiect: 2 200 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate:

• analiza comparativa a metodelor electrochimice de separare si stocare a hidrogenului si optiunile concurente in contextul stocarii de energie.
• aprobarea planului de diseminare si valorificare stiintifica a proiectului.
• elaborarea manualului de operare a instalatiei, partea I, Separatorul Electrochimic de Hidrogen.
• proiectarea unei instalatii functionale de pana la 1L/minut hidrogen purificat si stocat.
• realizare instalatie functionala in vederea testarii.
• raport stiintific.

Obiectiv : Elemente majore ale transformării energetice – stocarea energiei şi energetica hidrogenului – procese şi noi materiale
Responsabil proiect: CS III Mircea Raceanu
Valoare proiect: 2 500 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate:

• sistem și proceduri de testare în domeniul comportării pilelor de combustibil/bateriilor și a sistemelor de control a acestora.
• raport tehnic privind testarea a bateriilor/încărcătorului in condiții auto motive.
• raport tehnic privind testarea invertorului DC/AC și a motoarelor în condiții auto motive.
• metodă de control a cuplului motor pentru un vehicul FCH-EV.
• tehnici de control cu modularea duratei de deschidere a valvei de hidrogen în funcție de sarcină.
• algoritm software de management energetic al propulsorului să funcționeze la punctul de eficiență maximă, cu un consum minim de combustibil.

Obiectiv: Noi sisteme catalitice, inalt hidrofobe pentru separare a izotopilor hidrogenului
Responsabil proiect: Dr. Chim. Gheorghe Ionita
Valoare proiect: 3 000 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate:

• baza de date privind cele mai recente tendinte/directii pe plan mondial privind tipurile de catalizatori si materiale hidrofobe aflate in diferite stadia de cercetare in vederea utilizarii la schimbul izotopic apa-hidrogen ;
• procedura privind determinarea principalelor caracteristici (unghi de contact; energie si tensiune superficiala etc) ale materialelor si catalizatorilor hidrofobi;
• evaluarea si selectarea modalitatilor de utilizare a materialelor grafenice/ grafenelor dopate cu metal activ in sinteza unor noi tipuri de catalizatori inalt hidrofobi, specifici utilizarii pentru schimbul izotopic apa-hidrogen;
• evaluarea si selectarea polimerului/copolimerului modificat in vederea prepararii unor sarje in vederea testarii ca viitor suport catalitic inalt hidrofob;
• studiu comparativ privind prepararea si caracterizarea materialelor hidrofobe care ar putea fi folosite la manufacturarea noilor tipuri catalizator inalt hidrofobi;
• ­ prepararea si caracterizarea microstructurala a Pt/oxid de grafena; verificarea reproductibilitatii prepararii;
• prepararea si caracterizarea microstructurala a unor sarje de catalizator Pt/oxid de grafena/PTFE;
• elaborarea procedurii de preparare a catalizatorilor hidrofobi pe baza de grafena;
• se vor prepara noi materiale inalt hidrofobe obtinute prin modificarea polimeri si copolimeri organici;
• selectarea tipului de polimer/copolymer organic si a caracteristicilor aferente pentru utilizarea la prepararea noilor mostre de catalizator hidrofob;
• functionalizarea polimerilor selectati si prepararea unor microsarje de polimer/copolymer modificat;
• determinarea hidrofobicitatii materialelor nou preparate;
• prepararea unor microsarje de catalizator hidrofob pe baza de polimer/copolymer modificat si nemodificat;
• verificarea omogenitatii si reproductibilitatii sarjelor preparate
• elaborarea si validarea procedurii de preparare a catalizatorilor hidrofobi pe baza de polimer/copolimer modificat si nemodificat;
• obtinerea  a 1-2 tipuri de catalizatori noi, inalt performanti la schimbul apa-hidrogen si stabili in medii inalt radioactive;
• procedura de lucru ;

Obiectiv: Noi sisteme catalitice, inalt hidrofobe pentru separare a izotopilor hidrogenului
Responsabil proiect: Dr. Ing. Anisia Bornea
Valoare proiect: 2 800 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate:

• documentatie privind stadiul actual al cercetarilor cu privire la performantele obtinute in tehnicile de separare a izotopilor hidrogenului.
• schema tehnologica pentru instalatia de schimb izotopic multifunctionala pentru separarea tritiului si deuteriului.
• proiect conceptual schema tehnologica pentru o instalatie experimentala – Modul de concentrare a deuteriului si tritiului in faza lichida;
• proiect de instrumentatie si control al operarii pentru realizarea instalatiei experimentale- experimentala – Modul de concentrare a deuteriului si tritiului in faza lichida;
• aplicatie software pentru achizitie, control si monitorizare parametrii de proces pentru instalatia experimentala – Modul de concentrare a deuteriului si tritiului in faza lichida;
• adaptarea codului de calcul existent pentru simularea schimbului izotopic catalizat apa-hidrogen, in scopul reprezentarii separarii izotopice specifice instalatiei experimentale;
• instalatie experimentala de laborator – Modul de concentrare a deuteriului si tritiului in faza lichida pentru determinarea performantelor de separare in domenii de concentratii deuteriu si tritiu foarte scazute(transfer izotopi din apa in gaz, din gaz in apa, cocurent deuteriu si tritiu sau contracurent, specific procesului CECE aplicabil pentru multiple scopuri de separare);
• procedura de experimentare-test de functionalitate instalatie experimentala.

Obiectiv: Noi sisteme catalitice, inalt hidrofobe pentru separare a izotopilor hidrogenului
Responsabil proiect: Dr. Fiz. Nicolae Bidica
Valoare proiect : 3 000 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate:

• modele matematice de transport concurent al izotopilor hidrogenului prin metale.
• program software de simulare prin metode numerice a transportului concurent al izotopilor hidrogenului prin metale.
• proiect conceptual, tehnic si de executie pentru o instalatie experimentala flexibila pentru studierea permeatiei izotopilor hidrogenului in diferite tipuri de membrane si pentru diferite moduri de operare.

Obiectiv: Noi sisteme catalitice, inalt hidrofobe pentru separare a izotopilor hidrogenului
Responsabil proiect: Ing. Marius Zamfirache
Valoare proiect: 1 700 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate:

• specificatie tehnica pentru sistem de separare He3 prin gaz-cromatografie.
• lista de coduri si standarde aplicabile pentru implementare in sisteme CANDU.
• documentatie privind stadiul actual al recuperarii He3 din sistemele CANDU.

Obiectiv: Noi sisteme catalitice, inalt hidrofobe pentru separare a izotopilor hidrogenului
Responsabil proiect: Dr. Ing. Sebastian Brad
Valoare proiect: 2 200 000
Perioada: 2018

Rezultate estimate: 

• realizarea unui sistem de crioadsorbtie cu flexibilitate crescuta astfel incat sa se poata determina cu precizie cel mai bun adsorbant, cu capacitate mare de retinere a impuritatilor din gazul de proces, cu timp mic de regenerare, precum si cu stabilitate functionala si fizico-chimica, urmarindu-se totodata diminuarea aparitiei produsilor secundari de reactie, cu risc radiologic sau explozivi
• studii de curgere si de transfer termic pentru MHE;
• realizare stand de testare schimbatoare de tip MHE.
• proiect tehnic de execuție coloana de distilare criogenica a izotopilor hidrogenului cu adoptarea de noi soluții de condensator și fierbător;
• schemă tehnologică și procedură de operare a standului de distilare criogenică;
• teste și experimentări specifice sistemelor de purificare criogenică.

Obiectiv : Investigaţii analitice avansate orientate spre protejarea mediului şi îmbunătăţirea calităţii vieţii
Responsabil proiect: Dr. chim. Elena David
Valoare proiect: 3 100 000
Perioada: martie 2018 –  decembrie 2018

Rezultate estimate:

• clasificarea nanomaterialelor pe baza de silice mezoporoasa utilizate ca suporturi catalitice.
• identificarea aplicatiilor catalitice ale acestor materiale in industrie.
• identificarea grupelor de catalizatorii solizi in functie de structura și proprietățile de activare a substratului.
• caracteristici ale catalizatorilor micro- și mezoporosi: oxizi metalici,catalizatori metalici pe suport, polimeri sulfonați.
• metode catalitice de conversie a deseurilor.
• mecanismele de reacție corespunzătoare proceselor termocatalitice.
• identificarea metodelor de sinteza utilizate pentru obtinerea materialelor pe baza de silice
• procedeu de obtinere a silicei mezoporoase din cenusa de incinerare a deseurilor solide municipale
• stabilirea randamentelor de obtinere si eficienta acestor nanomateriale
• studiu pentru dezvoltarea de sorturi solide novative cu potential energetic din deseuri de biomasa.
• studiu de evaluare a proprietatilor chimice si catalitice ale materialelor catalitice utilizate in procese de valorificare a deseurilor;
• metoda de sinteza a silicei mezoporoase cu incorporarea de aluminiu;
• metoda de sinteza pentru catalizatori metalici suportati;
• procedura analitica pentru evaluarea activitatii;
• studiu de reciclabilitate a catalizatorilor si studiu de lesiere;
• caracteristici ale catalizatorilor epuizati;

Obiectiv : Investigaţii analitice avansate orientate spre protejarea mediului şi îmbunătăţirea calităţii vieţii
Responsabil proiect: Dr. chim. Raluca Popescu
Valoare proiect: 2 800 000
Perioada: martie 2018 –  decembrie 2018

Rezultate estimate :

• studiu privind principalii markeri de autentificare a produselor alimentare ecologice – aprofundarea cercetarilor efectuate la nivel national/international cu privire la compozitia chimica si izotopica a produselor alimentare ecologice vs conventionale si evidentierea principalelor procese de diferentiere.
• studiu privind tehnicile analitice optime (ex. EA/GC-IRMS, UHPLC, RMN, ICP-MS, AAS, GC) aplicabile in caracterizarea si verificarea produselor alimentare ecologice. Puncte tari si puncte slabe.
  Plan experimental. Stabilirea principalelor abordari de urmat, prin aplicarea la scara mica a practicilor agricole ecologice versus conventionale.
• investigatii analitice.
• demararea procedurilor experimentale de cultivare in conditii ecologice versus organice, la scara micro.
• elaborarea metodelor/procedurilor de prelevare (etape si conditii) si preparare a probelor in vederea analizarii prin tehnici izotopice si spectrometrice.
• dezvoltarea metodelor de analiza a produselor alimentare de origine vegetala si animala (EA/GC‐IRMS, UHPLC, RMN, ICP‐MS, AAS, GC, alte analize fizico‐chimice) selectionate.
• date experimentale privind compozitia produselor ecologice vegetale comparativ cu cele conventionale (izotopi stabili – 15N, 13C, 18O, D; componenti organici; metale; contaminanti; adaosuri);
• evaluarea comparativa a caracteristicilor pedologice ale solului din arealul terenurilor exploatate pentru agricultura ecologica si cea a terenurilor de agricultura conventionala;
• studiu privind transferul componentelor pe lantul sol-planta-produs alimentar (izotopi stabili – 15N, 13C, 18O, D; componenti organici, metale; contaminanti; adaosuri);
• studierea transferului componentelor pe lanțul sol-plantă-produs alimentar (izotopi stabili, componenți organici, metale, contaminanți, adaosuri), în scopul identificării principalilor markeri care să asigure trasabilitatea;

Obiectiv : Investigaţii analitice avansate orientate spre protejarea mediului şi îmbunătăţirea calităţii vieţii
Responsabil proiect: Dr. fiz. Andreea Iordache
Valoare proiect: 2 500 000
Perioada: martie 2018 –  decembrie 2018

Rezultate estimate:

• studiu privind compusii organici persistenti, cu potential de bioacumulare si toxicitate ridicata existenti in compartimentele de mediu; metodologii de evaluare a impactului si tehnici analitice aplicabile.
• studiu documentar cu privire la metodologia de evaluare a riscului de mediu pe baza indicilor de poluare si a modelele de transfer si translocatie ale compusilor organici in compartimentele de mediu; definirea metodelor de analiza cromatografice si/sau spectrometrice (ex. GC-MS, GC-ECD, HPLC, HPLC-MS, ICP-MS, GC-IRMS) pentru analiza compusilor tinta.
• investigatii privind impactul de mediu in zona bazinului hidrologic Olt si stabilirea substantelor prioritar periculoase in compartimentele de mediu (sol, apa/sediment, biota) ce urmeaza a fi investigate;
• elaborare plan experimental si construire harta cu date si metodologia de prelevare.
• teste experimentale preliminare; aplicatie pe bazinul hidrografic (mijlociu si inferior) al raului Olt, pana la confluenta cu fluviul Dunarea.
• selectarea si experimentarea prin spectrometrie de masa IRMS cu ajutorul ,,izotopilor de mediu” (ex. Deuteriu, carbon 13, azot 15, oxigen 18 etc) pentru stabilirea originii surselor de apa din bazinul hidrografic Olt;
• dezvoltarea si experimentarea tehnicilor analitice multi-element (ex. ICP-MS, AAS, GFAAS), si cromatografice (HPLC si GC-MS) in vederea stabilirii dinamicii migratiei substantelor prioritar periculoase din ape;
• determinari multi-element din sedimente si sol, corelate cu masuratori de rapoarte izotopice 2H/1H şi 18O/16O si/sau 15N/14N ce vor permite determinarea originii apelor studiate;
• identificarea celor mai importanti indicatori ai toxicitatii (mutagenicitate & genotoxicitate, toxicitate acuta, efecte specifice asupra sanatatii si toxicitate acvatica) pentru compusii de interes.
• clasificarea substructurilor cu risc asupra ecosistemelor acvatice si sanatatii umane/animala;
• evaluarea riscului ecologic pe baza indicilor de poluare pentru metale si a compusilor organici prin modelul Mackay.

Obiectiv : Investigaţii analitice avansate orientate spre protejarea mediului şi îmbunătăţirea calităţii vieţii
Responsabil proiect: Dr. fiz. Carmen Varlam
Valoare proiect: 1 900 000
Perioada: martie 2018 –  decembrie 2018

Rezultate estimate:

• model conceptual privind alimentarea surselor de apa din arealul Babeni-Valea Mare.
• proceduri de monitorizare “in situ” a parametrilor fizico-chimici ai surselor de apa din arealul de interes.
• reprezentare GIS a punctelor de prelevare din arealul de interes.
• celula de imbogatire a tritiului in probe de apa utilizand membrana schimbatoare de protoni (PEM).
• procedura specifica de imbogatire a tritiului in probe de apa utilizand celula PEM.