Progresīvie Rudlesdena-Popera fāzu atomistiskie pētījumi protonus vadošām keramiskām elektrolīzes šūnām
Sākums: 01/2022 Noslēgums: 12/2024
Projekta numurs
lzp-2021/1-0203
Finansējums
300 000EUR
Projekta vadītājs
Deniss Grjaznovs, gryaznov@cfi.lu.lv
Projektu īsteno
Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts
Zinātnes nozare
Fizika un astronomija; Materiālzinātne
Kopsavilkums
Klimata pārmaiņas ir ārkārtīgi svarīga mūsu planētas problēma. Viens no risinājumiem balstās uz efektīvu zaļo tehnoloģiju attīstību. Cieto oksīdu elektrolīzes šūnas (SOEC) izmanto, lai pārvērstu CO2 lietderīgos, ķīmiski vērtīgos materiālos un citos produktos, izmantojot elektroķīmiskos procesus. Turklāt SOEC var tikt izmantotas vai nu oksīdu jonu vadošā, vai arī protonus vadošā (PCEC) režīmā. Pēdējais režīms ir īpaši interesants tā augstās protonu vadītspējas dēļ elektrolīta materiālos, kas atļauj ko-elektrolīzi un vidējus temperatūras režīmus. Pašlaik lielākais izaicinājums SOEC tehnoloģijām ir veiktspējas samazināšanās augstās temperatūrās un izmaksas. Pieteiktā teorētiskā projekta galvenais mērķis ir paredzēt jaunus PCEC anodu materiālus, balstoties uz jauktiem jonu-elektronu caurumu vadošiem oksīdiem, vidējā (300-600 oC) temperatūru režīmā. Tādēļ mēs aplūkojam Rudlesdena-Popera fāzes (Sr,La)(n+1)Fe(n)O(3n+1) un fāžu secības n izmaiņas kā efektīvus PCEC anodu materiālus. Tiks aplūkotas sekojošas problēmas: (i) kristāla struktūras saistība ar tā īpašībām – augsta protonu un p-veida elektronu vadītspēja; (ii) protonu inkorporācijas mehānismi skābju-bāzes vai redoks reakcijās; (iii) ķīmiskās un termiskās izplešanās jautājumi, kas saistīti ar ūdens inkorporāciju; (iv) evolucionāro algoritmu izstrāde un pielietojumi precīzām defektu struktūrām blīvuma funkcionāļa teorijas aprēķinos.
Projektu konkurss:
Fundamentālo un lietišķo pētījumu projektu 2021. gada atklātais konkurss