Mokslas

Projekto vykdymo laikotarpis: nuo 2018-11-05 iki 2022-11-04

Projekto vadovas: dr. Linas Vilčiauskas

Elektrocheminės baterijos – vienas patraukliausių energijos kaupimo būdų, apminančių plačiausią energijos ir galios spektrą, turinčių aukštą energijos našumą, nedidelį poveikį aplinkai ir platų apimties pasirinkimą. Dėl aukšto energijos ir galios tankio Li-jonų baterijos tapo pagrindine technologija mobiliuose taikymuose, tačiau jų pritaikomumas dėl saugumo problemų, žaliavų trūkumu ir kt. yra ribotas. Vandeninės Na-jonų baterijos yra viena patraukliausių alternatyvų, kuriose saugumo problemos išsprendžiamos pakeičiant nevandeninius elektrolitus vandeniniais. Tačiau dėl mažesnio savo energijos tankio, vandeninės baterijos tinkamos tik didelės apimties stacionarioms energijos kaupykloms. Na-jonų chemijos taikymas kartu su vandeniniais elektrolitais yra iššūkis. NASICON junginiai turintys atviras, stabilias struktūras, leidžiančias greitą Na-jonų difuziją, elektrocheminį stabilumą ir nedidelę kainą, pastaruoju metu kelia didžiulį susidomėjimą kaip elektrodų funkcinės medžiagos. Tačiau mažas jų elektroninis laidumas yra didelė tokių taikymų problema. Projekte bus panaudotas DFT modeliavimas suprasti elektroninių krūvininkų struktūrą ir transportą NASICON medžiagose, o vėliau ši informacija bus panaudota naujų tobulesnių medžiagų ir jų elektrocheminių celių paruošimui. Kita reikšminga NASICON elektrodų panaudojimo vandeninėse celėse problema - tokių medžiagų nestabilumas vandeninėse sandūrose. Projekto metu bus naudojamas kompiuterinis modeliavimas ir elektrocheminis testavimas suprasti nestabilumo priežastis, kaip jis galėtų būti padidintas naudojant SEI formuojančius priedus. Galiausiai, vien NASICON medžiagų panaudojimas abiejų elektrodų gamybai, atveria keletą naujų kelių sistemos ir gamybinių parametrų gerinimui, tai daug paprastesnis medžiagų ir elektrodų paruošimas, aktyvių medžiagų balansavimas ir bipolinis celių dizainas. Tyrimo metu bus paruoštos ir surinktos NASICON bipolinės grandinės patikrinti tokios koncepcijos tinkamumą Na-jonų baterijoms.

Išvystyti saugią, švarią ir tvarią energijos kaupimo technologiją tinkančią stacionariems taikymams naudojant vandenines Na-jonų elektrochemines celes, sudarytas iš NASICON-tipo elektrodų, patobulintų vandeninių elektrolitų ir naudojančių naujas celių dizaino koncepcijas

Projektas finansuojamas iš Europos regioninės plėtros fondo lėšų.

Projekto vykdymo laikotarpis: nuo 2018-11-05 iki 2022-11-04
Projekto vadovas: dr. Tadas Paulauskas
Projekto santrauka:
Saulės šviesa gali padėti išspręsti mūsų ateities energijos poreikius. Įvairios saulės energijos vertimo elektra technologijos yra sukurtos ir taikomos skirtingomis sąlygomis, pvz. integruojant jas į architektūrą, saulės fermose, kosmose. Nepaisant didelės konkurencijos su tradicinėmis fotoelektros (FE) sistemomis, daugiasandūriniai saulės elementai nepaliauja siekti naujų efektyvumo rekordų. Daugiasandūriniai saulės elementai dėl mažo savo ploto ir masės dominuoja vis besiplečiančioje kosmoso rinkoje, o jų gaminamos elektros energijos kaina naudojant šviesos koncentratorius jau tampa konkurencinga tam tikruose Žemės regionuose. Be to yra numatoma, kad jų kainos ateityje kris greičiau negu tradicinių FE sistemų. Plačiausiai naudojami tandeminiai elementai yra sudaryti iš 3-sandūrų: GaInP/GaAs/Ge. Jose naudojamos Ge sandūros draustinių energijų tarpas nėra optimalaus dydžio. Daug geresnius rezultatus leistų pasiekti 4-sandūrų tandeminiai FE įrenginiai, tačiau jų plėtrą stabdo sudėtinga ir brangi gamyba. Šis projektas siekia sukurti naujus prototipinius saulės elementus, kuriuose esanti bismidinė (iš GaAs1-xBix) p-n sandūra padidintų artimosios-IR spektro dalies sugertį. Bismidų sluoksnis 3-sandūrų elementuose pakeisiantis Ge, suteiks galimybę pakelti jų efektyvumą, tuo pačiu elementų kaina sumažėtų dėl pakartotinio padėklo panaudojimo šitame dizaine. Supaprastinta konfigūracija ir gamybos būdai bus pateikiami susintetinus prototipinius 4-sandūrų saulės elementus AlGaAs/GaAs/GaAsBi/Ge, auginamus ant Ge padėklų. Projekto rezultatai prisidės prie sumanios specializacijos prioriteto „Saulės energijos įrenginiai ir jų naudojimo elektros gamybai technologijos” įgyvendinimo. Tai bus pasiekta sukuriant naujus prototipinius įrenginius, kurie leis sumažinti jų kainą ir sukurti aukštą pridėtinę vertę. Visa tai atvers galimybes papildyti esamų ir/ar naujai sukurtų Lietuvos fotoelektros pramonės įmonių gaminių sąrašus naujais konkurencingais rinkoje produktais.

Susintetinti daugiasandūrinius saulės elementus panaudojant bismidų sluoksnius (GaAs1-xBx) ir jų pagrindu pagaminti prototipus, sumažinsiančius tandeminių elementų įkainius žemės koncentruotos saulės sistemų ir kosmoso taikymams

Projektas finansuojamas iš Europos regioninės plėtros fondo lėšų.