Energia pod znakiem amoniaku. Badania nad katalizatorami na bazie niklu

Nowe katalizatory do utleniania amoniaku były przedmiotem badań dr inż. Marty Mazurkiewicz-Pawlickiej w Akwizgranie. Jej wyjazd do Niemiec był możliwy dzięki stypendium zdobytemu w ramach Advanced Research Opportunities Programme fundowanemu przez RWTH, a także dzięki wsparciu z projektu Fuel Science Center.

Dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej wróciła z rocznego stażu postdoktorskiego na RWTH Aachen. Pracowała tam pod okiem prof. Anny Melcher, specjalistki w zakresie elektrochemii i kierowniczki katedry Electrochemical Reaction Engineering, działającej w ramach instytutu badawczego Aachener Verfahrenstechnik. Zespół ERT bada procesy elektrochemiczne zachodzące w ogniwach paliwowych (konwersja energii chemicznej w elektryczną) oraz w procesach elektrolitycznych (konwersja energii elektrycznej w chemiczną).

Badania dr inż. Marty Mazurkiewicz-Pawlickiej skupiały się na opracowaniu nowych katalizatorów służących do utleniania amoniaku – związku chemicznego, który zyskuje na znaczeniu jako alternatywa dla wodoru. Amoniak jest znakomitym nośnikiem wodoru: jedna cząsteczka zawiera aż 17% wodoru w swojej masie, łatwo go magazynować i transportować dzięki już istniejącej, rozbudowanej sieci dystrybucji. Co więcej, jego spalanie nie emituje dwutlenku węgla.

Trwalsze katalizatory na bazie niklu

Największym problemem wykorzystania amoniaku jest powolna kinetyka reakcji utleniania. Najlepszym katalizatorem jest platyna, jednak jej powierzchnia szybko zatruwa się półproduktami reakcji, co przyczynia się do dezaktywacji katalizatora. W ramach stażu dr Mazurkiewicz-Pawlicka sprawdzała, czy tańsze i trwalsze katalizatory na bazie niklu – o różnej strukturze i budowie chemicznej oraz osadzone na różnych nośnikach węglowych – mogą rozwiązać ten problem i znaleźć zastosowanie w niskotemperaturowych ogniwach paliwowych zasilanych amoniakiem.

Coraz częściej wskazuje się je jako obiecującą alternatywę dla silników spalinowych w ciężkim transporcie. To właśnie w tych sektorach trudno zastąpić paliwa kopalne klasycznymi akumulatorami, bo potrzebna jest ogromna ilość energii przy ograniczonej masie i czasie ładowania.

– Statki czy tiry napędzane amoniakiem mogłyby znacząco ograniczyć swój ślad węglowy, a jednocześnie zachować długie zasięgi i szybkie tankowanie, czyli kluczowe cechy w transporcie dalekobieżnym. W zastosowaniach morskich istotną zaletą amoniaku jest już istniejąca, dobrze rozwinięta infrastruktura jego transportu i magazynowania – wyjaśnia dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka.

Jak przyznaje badaczka, dzięki współpracy z prof. Mechler była w stanie nauczyć się praktycznych aspektów elektrochemii i jej wykorzystania w elektrolizie czy ogniwach paliwowych. Wiedza ta ułatwi jej realizację projektu M-ERA.NET, którego jest kierowniczką. Więcej o projekcie dowiesz się stąd.

Źródło: Politechnika Warszawska

Czytaj także: Odpady źródłem biopaliw i zielonych rozpuszczalników