Energia pod znakiem amoniaku. Badania nad katalizatorami na bazie niklu

Dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej wróciła właśnie z rocznego stażu postdoktorskiego na RWTH Aachen. Pracowała tam pod okiem prof. Anny Melcher – specjalistki w zakresie elektrochemii i kierowniczki katedry ERT (Electrochemical Reaction Engineering), działającej w ramach instytutu badawczego AVT (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.

Największym problemem wykorzystania amoniaku jest powolna kinetyka reakcji utleniania. Najlepszym katalizatorem jest platyna, jednak jej powierzchnia się szybko zatruwa 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. 

Obraz

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 – mówi dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka. – W zastosowaniach morskich istotną zaletą amoniaku jest już istniejąca, dobrze rozwinięta infrastruktura jego transportu i magazynowania.

– Dzięki współpracy z prof. Mechler byłam w stanie nauczyć się praktycznych aspektów elektrochemii i jej wykorzystania w elektrolizie czy ogniwach paliwowych – podkreśla dr Mazurkiewicz-Pawlicka. – Dzięki temu wyjazdowi zdobyłam wiedzę, która ułatwi mi realizację projektu M-ERA.NET, w którym jestem kierownikiem.

Obraz

Życie w Akwizgranie okazało się równie cenne jak same badania.

 – Byłam częścią międzynarodowego zespołu, z którym się zżyłam i bardzo ceniłam sobie nasze rozmowy na tematy naukowe, a także ogólne, w tym zwyczaje z różnych krajów czy też ciekawostki językowe – opowiada dr Mazurkiewicz-Pawlicka. – Akwizgran to miasto wyraźnie mniejsze od Warszawy – ma ok. 250 tys. mieszkańców, z czego sporą część stanowią studenci z całego świata. Dzięki temu miasto tętni życiem o każdej porze dnia i roku. Akwizgran znajduje się tuż przy granicy z Belgią i Holandią, co pozwoliło mi zobaczyć, jak różne i jak podobne do siebie są te trzy państwa. Zdecydowanie poleciłabym każdemu taki wyjazd. Można nawiązać znakomitą współpracę, poznać ciekawych ludzi oraz zobaczyć, jak się żyje poza granicami Polski i z czym na co dzień mierzą się mieszkańcy innych państw.

Wyjazd był możliwy dzięki stypendium zdobytemu w ramach Advanced Research Opportunities Programme (AROP) fundowanemu przez RWTH, a także dzięki wsparciu z projektu Fuel Science Center (Cluster of Excellence „The Fuel Science Center” – FSC).