Opis: Projekt koncentruje się na pionierskich badaniach związanych z nowatorskimi rozwiązaniami dla gospodarki wodorowej. W kontekście globalnych wyzwań zrównoważonego rozwoju, inicjatywa skupia się na obszarach obejmujących elektrokatalizę, produkcję i przechowywanie wodoru, efektywne technologie energetyczne oraz zastosowanie wodoru w różnych dziedzinach.
Cele realizacji badań: Celem projektu jest opracowanie zaawansowanych technologii i materiałów wspierających przekształcanie energii elektrycznej w czystą energię za pomocą elektrochemicznego rozszczepiania wody. Wspierając Cele Zrównoważonego Rozwoju ONZ, inicjatywa dąży do osiągnięcia czystego powietrza (Cel 13), czystej i dostępnej energii (Cel 7) oraz innowacyjności, przemysłu i infrastruktury (Cel 9).
Syntetyczny opis badań: Inicjatywa skupia się na elektrochemicznym rozszczepianiu wody jako kluczowej technologii przekształcania energii elektrycznej w wodór i tlen. Jednakże, reakcja anodowego wydzielania tlenu (OER) stanowi wyzwanie, wymagając wysokiego nadpotencjału i efektywności kinetycznej. W ramach projektu, badacze koncentrują się na poszukiwaniu katalizatorów efektywnie przyspieszających OER, minimalizujących nadpotencjał i poprawiających kinetykę reakcji. Zastosowanie metalicznych tlenków szlachetnych jako katalizatorów OER rodzi problemy ekonomiczne i ekologiczne, dlatego dąży się do opracowania tańszych i bardziej zrównoważonych katalizatorów. Projekt koncentruje się na opracowaniu elektrokatalizatorów z materiałów odpadowych i recyklingowanych, zmniejszając zawartość platyny o 98%. Inicjatywa obejmuje również prace nad zaawansowanymi technologiami produkcji wodoru, w tym „wodoru szmaragdowego”, połączonego z produkcją nanomateriałów węglowych. Dodatkowo, badania koncentrują się na minimalizacji zagrożeń związanych z pękaniem wodorowym w instalacjach wodorowych, poprzez modelowanie konstrukcji i opracowanie metodyki kontroli. Działania inicjatywy rozszerzają się na wiele obszarów badań, takich jak elektrolityczny proces generowania wodoru i tlenu, produkcja zielonego amoniaku, wykorzystanie fotokatalitycznych reaktorów do procesów przekształcania, badania adsorpcji gazów na sorbentach czy też badania elektromagnetyczne nieinwazyjnych technik monitorowania instalacji wodorowych. W rezultacie obszar skupia się na opracowaniu zrównoważonych, ekonomicznych i innowacyjnych rozwiązań technologicznych, przyczyniających się do osiągnięcia celów zrównoważonego rozwoju i wzmacniających potencjał gospodarki wodorowej.
Obszar związany z nowatorskimi rozwiązaniami dla gospodarki wodorowej ma na celu osiągnięcie szeregu istotnych celów naukowych, które przyczynią się do rozwinięcia wiedzy, technologii i innowacji w obszarze zrównoważonej produkcji i wykorzystania wodoru. Poniżej przedstawione są główne cele naukowe projektu:
- Opracowanie efektywnych elektrokatalizatorów: Badania skoncentrują się na opracowaniu elektrokatalizatorów o wyjątkowej wydajności, zdolnych przyspieszyć reakcję anodowego wydzielania tlenu (OER) w procesie elektrochemicznego rozszczepiania wody. Cel ten będzie dążył do obniżenia nadpotencjału reakcji, poprawy kinetyki oraz redukcji kosztów związanych z zastosowaniem cennych metali szlachetnych.
- Zastosowanie materiałów odpadowych: Projekt ma na celu opracowanie zaawansowanych elektrokatalizatorów i materiałów wodorotwórczych wykorzystujących surowce odpadowe i wtórnie przetworzone. Redukcja zawartości kosztownych metali, takich jak platyna, poprzez wykorzystanie materiałów wtórnych, wpłynie na ekonomiczność i zrównoważoność procesów wodorotwórczych.
- Minimalizacja zagrożeń związanych z pękaniem wodorowym: Projekt skupi się na opracowaniu metodologii i technik minimalizujących ryzyko pęknięć wodorowych w instalacjach wodorowych. To z kolei wymaga zaawansowanych badań z obszarów inżynierii mechanicznej, materiałowej i chemicznej, w celu zoptymalizowania konstrukcji i doboru materiałów.
- Badania procesów wytwarzania wodoru: Projekt będzie badaniem różnych procesów wytwarzania wodoru, w tym elektrolizy, rozkładu amoniaku czy katalitycznego rozkładu metanu. Celem tych badań jest wypracowanie efektywnych i ekologicznych metod produkcji wodoru oraz identyfikacja potencjalnych innowacji w tych procesach.
- Zastosowanie wodoru w nowych obszarach: Badania będą dążyć do identyfikacji nowych obszarów zastosowania wodoru, takich jak logistyka i transport, tworzenie materiałów o zwiększonej energii powierzchniowej, czy inteligentne systemy buforowania energii. Cel ten ma na celu zwiększenie wpływu gospodarki wodorowej na różne sektory gospodarcze.
- Rozwinięcie modeli symulacyjnych: Projekt koncentruje się na rozwinięciu zaawansowanych modeli numerycznych umożliwiających symulację procesów związanych z produkcją, przetwarzaniem i wykorzystaniem wodoru. Dzięki temu możliwe będzie badanie różnych scenariuszy i optymalizacja procesów.
- Zastosowanie fotokatalizy: Badania nad fotokatalizą skupią się na wykorzystaniu światła do przeprowadzania reakcji przekształcania, takich jak redukcja CO2 i produkcja amoniaku. Celem jest rozwinięcie efektywnych i zrównoważonych procesów przemiany chemicznej z wykorzystaniem energii słonecznej.
- Wspieranie prosumenckich systemów energetycznych: Projekt będzie opracowywać kompaktowe jednostki wodorowo-akumulatorowe z zaawansowanym systemem zarządzania energią. To ma na celu zwiększenie efektywności rozproszonych elektroenergetycznych systemów prosumenckich.
- Wdrażanie zielonych technologii w praktyce: Projekt skupia się na wdrażaniu innowacyjnych technologii wodorowych w praktyce, poprzez rozwijanie strategii technologicznych i organizacyjnych, które przyczynią się do ograniczenia negatywnego wpływu na środowisko.
- Rozwinięcie wiedzy interdyscyplinarnej: Projekt promuje współpracę między dziedzinami nauki, takimi jak inżynieria mechaniczna, materiałowa, chemiczna oraz energetyka, w celu osiągnięcia kompleksowego podejścia do problemów związanych z gospodarką wodorową.
Opis: Obszar badawczy koncentruje się na wsparciu programu polskiej energetyki jądrowej poprzez rozwijanie zaawansowanych technologii związanych z elementami instalacji wymiany ciepła w systemach energetycznych. Głównym celem projektów badawczych jest opracowanie innowacyjnych metod obróbki powierzchniowej oraz materiałów, które przyczynią się do podniesienia efektywności i trwałości wymienników ciepła w elektrowniach jądrowych.
Cele realizacji badań: Celem realizacji badań w ramach tego obszaru jest wsparcie programu polskiej energetyki jądrowej poprzez opracowanie i rozwój zaawansowanych technologii związanych z elementami instalacji wymiany ciepła w systemach energetycznych. Projekty badawcze koncentrują się na doskonaleniu i optymalizacji procesów technologicznych oraz materiałów stosowanych w wymiennikach ciepła w elektrowniach jądrowych.
Syntetyczny opis badań: Efektywność wymiany ciepła w systemach energetycznych, szczególnie w elektrowniach jądrowych, jest ograniczona przez zagrożenie korozją wysokotemperaturową. Prowadzone będą intensywne badania nad technologiami dyfuzyjnego wytwarzania warstw odpornych na wysoką temperaturę, opartych na aluminidkach i krzemkach. W ramach tych badań, dokonywana będzie optymalizacja zarówno materiałów, jak i procesów technologicznych, w celu dostosowania ich do wymagań zastosowań w wymiennikach ciepła elektrowni jądrowych. Do celów naukowych tego obszaru należy zaliczyć:
- Optymalizację procesów technologicznych: Głównym celem naukowym jest optymalizacja procesów technologicznych związanych z wymianą ciepła. Badania skupiają się również na identyfikacji nowych metod produkcji warstw odpornych na ekstremalne temperatury i korozję.
- Rozwój innowacyjnych materiałów: Projekt dąży do opracowania innowacyjnych materiałów, które będą odporniejsze na wysokie temperatury i działanie korozji. Poprzez badania nad nowymi stopami i powłokami, projekt ma na celu stworzenie materiałów, które będą mogły być wykorzystane w wymiennikach ciepła w elektrowniach jądrowych.
- Podniesienie efektywności wymienników ciepła: Jednym z kluczowych celów jest zwiększenie efektywności wymienników ciepła wykorzystywanych w elektrowniach jądrowych. Poprzez poprawę trwałości i wydajności tych urządzeń, projekt ma przyczynić się do zwiększenia efektywności całego systemu energetycznego opartego na energii jądrowej.
- Zastosowanie interdyscyplinarne: Projekt zakłada współpracę między różnymi dziedzinami nauki i technologii, takimi jak nauki materiałowe, inżynieria cieplna, inżynieria jądrowa i inne. Głównym celem jest osiągnięcie holistycznego podejścia do problemu, co pozwoli na stworzenie kompleksowych rozwiązań technologicznych.
- Wdrożenie wyników badań: Głównym celem naukowym jest przeniesienie wyników badań do praktyki poprzez wdrożenie opracowanych technologii i materiałów do rzeczywistych instalacji elektrowni jądrowych. Projekty badawcze mają na celu nie tylko generowanie wiedzy teoretycznej, ale także tworzenie praktycznych rozwiązań dla branży energetycznej.
- Podniesienie kompetencji naukowych: Poprzez realizację badań i projektów, projekt ma na celu podniesienie kompetencji naukowych zespołu badawczego oraz rozwijanie wiedzy w dziedzinach naukowych związanych z energetyką jądrową. Osiągnięcie celów naukowych projektu przyczyni się do poszerzenia wiedzy na temat technologii i materiałów wykorzystywanych w energetyce jądrowej.
Opis: Ten obszar badawczy skupia się na opracowaniu innowacyjnych produktów i technologii mających na celu ochronę zdrowia ludzi oraz środowiska naturalnego. Obejmuje on szeroki zakres dziedzin, takich jak inżynieria materiałowa, inżynieria chemiczna, biotechnologia, medycyna, oraz dziedziny interdyscyplinarne, które mają potencjał przyczynienia się do realizacji Celów Zrównoważonego Rozwoju ONZ.
Cele realizacji badań: Głównym celem tego obszaru badawczego jest opracowanie nowych rozwiązań technologicznych i produktów, które będą sprzyjały ochronie zdrowia ludzi oraz środowiska. Wszystkie badania i prace mają na celu dążenie do zrównoważonego rozwoju, redukcji negatywnego wpływu na środowisko naturalne oraz poprawy jakości życia ludzi. W ramach tego obszaru badawczego realizowane są cele związane z różnymi dziedzinami, takimi jak medycyna, inżynieria materiałowa, inżynieria bioprocesowa, inżynieria chemiczna oraz biotechnologia.
Syntetyczny opis badań: W ramach obszaru badawczego „Rozwój Produktów i Technologii związanych z Ochroną Zdrowia i Środowiska” prowadzone będą badania z zakresu opracowywania innowacyjnych materiałów, technologii i procesów, które mają potencjał przyczynienia się do poprawy zdrowia ludzi oraz ochrony środowiska naturalnego. Badania obejmują szeroki zakres dziedzin, od opracowywania biomateriałów dla medycyny i budownictwa, poprzez zastosowanie mikroorganizmów w procesach przemysłowych i biodegradacji, aż po badania nad genetyką i ekspresją genów dla produkcji substancji biotechnologicznych. Do celów naukowych tego obszaru należy zaliczyć:
- Opracowanie innowacyjnych biomateriałów i materiałów biogenicznych: Celem jest tworzenie nowych materiałów i nanomateriałów o potencjalnym zastosowaniu w medycynie, budownictwie i innych dziedzinach. Te materiały powinny być przyjazne dla środowiska, biodegradowalne oraz funkcjonalne, zapewniając korzyści zdrowotne i ekologiczne.
- Zrównoważone procesy produkcyjne: Badania skupiają się na opracowaniu procesów produkcyjnych, które minimalizują negatywny wpływ na środowisko. Optymalizacja procesów fermentacyjnych, bioprzetwarzanie odpadów oraz produkcja biofarmaceutyków to tylko kilka przykładów działań zmierzających do zwiększenia efektywności i redukcji emisji zanieczyszczeń.
- Zastosowanie mikroorganizmów i biokatalizatorów: Celem jest wykorzystanie mikroorganizmów, enzymów oraz bakteriofagów do różnych celów, takich jak produkcja chemikaliów, biodegradowalnych i biozgodnych polimerów, biodegradacja substancji toksycznych czy alternatywne metody leczenia antybiotykoodpornych zakażeń bakteryjnych.
- Badania nad genetyką i ekspresją genów: Badania te skupiają się na analizie DNA, sekwencjonowaniu, analizie ekspresji genów oraz inżynierii genetycznej mikroorganizmów w celu produkcji pożądanych substancji biotechnologicznych.
Opis: W ramach tego obszaru badawczego, prowadzone będą badania nad opracowaniem innowacyjnych kompozytów cementowych wykorzystujących surowce recyklingowe oraz organiczne. Osiągnięcie wysokich parametrów fizykomechanicznych tych materiałów będzie kluczowe, aby mogły być stosowane w konstrukcjach budowlanych. Badania będą obejmować analizę właściwości technicznych surowców wtórnych oraz lokalnych, a także ich wpływu na parametry ostatecznych kompozytów.
Cele realizacji badań: Celem tego obszaru badawczego będzie opracowanie innowacyjnych kompozytów cementowych o wysokich parametrach fizykomechanicznych oraz specjalnych właściwościach, przy wykorzystaniu jak największej ilości surowców pochodzących z recyklingu oraz materiałów organicznych. Głównym celem będzie stworzenie materiałów budowlanych, które będą charakteryzować się doskonałą wytrzymałością i trwałością, a jednocześnie przyczynią się do ograniczenia negatywnego wpływu na środowisko poprzez zmniejszenie emisji CO2 oraz ilości odpadów.
Syntetyczny opis badań: W ramach tego obszaru badawczego, prowadzone będą badania nad opracowaniem innowacyjnych kompozytów cementowych wykorzystujących surowce recyklingowe oraz organiczne. Osiągnięcie wysokich parametrów fizykomechanicznych tych materiałów będzie kluczowe, aby mogły być stosowane w konstrukcjach budowlanych. Badania będą obejmować analizę właściwości technicznych surowców wtórnych oraz lokalnych, a także ich wpływu na parametry ostatecznych kompozytów. Obszar obejmuje następujące cele:
- Opracowanie nowych kompozytów cementowych z wykorzystaniem surowców wtórnych, takich jak popioły lotne, żużel wielkopiecowy, stłuczka szklana, gruz betonowy i ceramiczny.
- Badania nad wpływem dodatków organicznych, takich jak słoma czy konopie, na właściwości izolacyjne kompozytów cementowych.
- Określenie parametrów technicznych surowców wtórnych i lokalnych oraz ich wpływu na parametry ostatecznych kompozytów.
- Opracowanie modelu materiałów kompozytowych uwzględniającego strukturę i rozmieszczenie porów oraz kruszywa.
- Badania nad zrównoważoną technologią kompozytów geopolimerowych, bez udziału cementów, w celu redukcji emisji CO2.
- Analiza wpływu materiałów organicznych na strukturę kompozytów cementowych przy użyciu zaawansowanych metod obrazowania.