Αφίσα έργου (pdf) | Follow @ligbio
LIGBIO-GASOFC: Αποδοτική μετατροπή λιγνίτη προς ηλεκτρική ενέργεια με ταυτόχρονη χρήση βιομάζας σε κυψέλη καυσίμου στερεού ηλεκτρολύτη υποβοηθούμενη μέσω εσωτερικής και εξωτερικής καταλυτικής αεριοποίησης.
Το παρόν ερευνητικό έργο εστιάζει στην ανάπτυξη καινοτόμου διεργασίας ενεργειακής αξιοποίησης των εγχώριων ορυκτών πόρων (λιγνίτης) και αγροτικών υπολειμμάτων σε προηγμένες διατάξεις συζευγμένης αεριοποίησης/κυψελών καυσίμου (GASOFC) και άμεσης τροφοδοσίας στερεών καυσίμων (DCFC), με υψηλές αποδόσεις και χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα, σε πλήρη συμφωνία με τον Υποτομέα 7.7.4/Θεματικός Τομέας 7.7, της πρόσκλησης.
Η καινοτόμος προσέγγιση στο LIGBIO-GASOFC περιλαμβάνει την αεριοποίηση των πρωτογενών και βέλτιστα επεξεργασμένων στερεών καυσίμων/ξυλανθράκων τόσο εξωτερικά αλλά και εσωτερικά της κυψέλης καυσίμου διαμέσου μίας καταλυτικά υποβοηθούμενης διεργασίας. Ειδικότερα στο έργο, αρχικά θα εξεταστεί η αποδοτικότητα ενός συζευγμένου συστήματος εξωτερικής αεριοποίησης-SOFC (GASOFC) όπου έμφαση θα δοθεί στη βέλτιστη διασύνδεση των δύο διατάξεων και στην μεγιστοποίηση της απόδοσης προς αέριο σύνθεσης (> 90%) και της μετέπειτα χρήσης του σε SOFC. Σε αντίθεση με την εξωτερική συνδεσμολογία, το πλεονέκτημα της άμεσης προσέγγισης (Direct Carbon Fuel Cell, DCFC) μέσω της εσωτερικής καταλυτικής αεριοποίησης με χρήση καυσαερίων CO2/H2O ως μέσων αεριοποίησης, έγκειται στην απευθείας ηλεκτρο-οξείδωση των προϊόντων της αεριοποίησης (CO/H2) στην άνοδο της DCFC, αίροντας τους περιορισμούς διάχυσης και κινητικής που απορρέουν από την περιορισμένη επαφή του στερεού καύσιμου και της διεπιφάνειας ηλεκτροδίου/ηλεκτρολύτη, προσεγγίζοντας αποδόσεις >60%. Το έργο θα εστιαστεί στην περαιτέρω βελτιστοποίηση, κλιμάκωση μεγέθους και την συγκριτική αξιολόγηση των συστημάτων GASOFC και DCFC. Ιδιαίτερη σημασία θα δοθεί στην ανάπτυξη ενεργών/σταθερών ηλεκτροδίων/καταλυτών, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν τόσο για την καταλυτική αεριοποίηση των στερεών καυσίμων όσο και για την ηλεκτρο-oξείδωση των H2/CO και Λιγνίτη/Βιομάζας στις SOFCs/DCFCs. Επιπλέον, για την κατασκευή των διατάξεων SOFC/DCFC μοναδιαίας κυψέλης (150 mW/cm2) και των αντιστοίχων συστοιχιών (0.2 kWel), θα χρησιμοποιηθούν δύο προηγμένες τεχνικές εναπόθεσης, η τρισδιάστατη εκτύπωση (3D/inkjet-printing) και ο θερμικός ψεκασμός με υγρή τροφοδοσία (LPS). Η χρήση της τεχνικής LPS παρέχει τις δυνατότητες χρήσης νανο-υλικών και αποφυγής του σταδίου πυροσσυσωμάτωσης. Παράλληλα, η 3D-εκτύπωση αποτελεί την πλέον εργονομική, οικονομική και ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία καθώς μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί σε βιομηχανικές γραμμές παραγωγής. Στην συγκεκριμένη κατεύθυνση, οι ερευνητικές προσπάθειες θα εστιαστούν στην ανάπτυξη κατάλληλων μελανιών μέσω της ανάπτυξης νανουλικών και της διασποράς τους για την δημιουργία σταθερών αιωρημάτων. Στην συνέχεια θα πραγματοποιηθούν πειράματα τόσο στην συζευγμένη διάταξη GASOFC όσο και στην διάταξη DCFC σε εργαστηριακή και ημι-πιλοτική κλίμακα. Με την πρόοδο υλοποίησης του έργου, θα καταστεί εφικτή η εκπόνηση μελέτης βιωσιμότητας των προτεινόμενων τεχνολογιών ενώ θα αποτιμηθεί και το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα. Τέλος, οι δύο βιομηχανικοί εταίροι του έργου σε συνεργασία με τους ερευνητικούς φορείς θα εκπονήσουν το σχέδιο διάχυσης και αξιοποίησης των αποτελεσμάτων.
Την υλοποίηση της διεπιστημονικής έρευνας στο LIGBIO-GASOFC θα αναλάβει κοινοπραξία αποτελούμενη από 2 ακαδημαϊκούς φορείς (ΠΔΜ, ΠΚ) και 1 ερευνητικό κέντρο (ΙΤΕ), συγκροτώντας τον ερευνητικό πυλώνα, και 2 εταιρίες που αποτελούν τον βιομηχανικό πυλώνα του έργου και δραστηριοποιούνται στην ανάπτυξη υλικών (ΕΒΕΤΑΜ) και στην παραγωγή ενέργειας (ΔΕΗ-ΚΔΕΠ), εξασφαλίζοντας βάσει του εύρους της τεχνογνωσίας και της διαθέσιμης υλικοτεχνικής υποδομής τους, την πλήρη κάλυψη των επιστημονικών/τεχνολογικών προκλήσεων του έργου προς την κατεύθυνση της απρόσκοπτης και επιτυχούς υλοποίησης του καθώς και της βέλτιστης αξιοποίησης των αποτελεσμάτων.