Σεμινάρια Τμήματος (Webinars): Ιωάννα Παπαβασιλείου - Ανάπτυξη φορητού συστήματος ισχύος με μεθανόλη: ερευνητικές προκλήσεις

Περίληψη

Η ανάπτυξη αποτελεσματικών καταλυτικών διεργασιών και διατάξεων για την παραγωγή και χρήση του υδρογόνου συνεχίζει να προσελκύει τεράστιο ερευνητικό ενδιαφέρον εξαιτίας της εφαρμογής τους σε συστήματα παραγωγής ενέργειας εφοδιασμένα με κυψελίδες καυσίμου. Προκειμένου να αποφευχθούν τα προβλήματα που σχετίζονται με τη μεταφορά, αποθήκευση και χρήση καθαρού H₂, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας επεξεργαστής καυσίμου, ο οποίος μετατρέπει έναν υδρογονάνθρακα ή μια αλκοόλη σε ένα πλούσιο σε H₂ αέριο μίγμα. Η μεθανόλη είναι ένας από τους σημαντικότερους φορείς Η₂, λόγω της υψηλής της ενεργειακής πυκνότητας, της εύκολης διαθεσιμότητας, του ασφαλούς χειρισμού/αποθήκευσης, των σχετικά χαμηλών θερμοκρασιών αναμόρφωσης (200-300^oC) και της μικρής εκλεκτικότητας σε παραπροϊόντα (π.χ. CO), ενώ μπορεί να παραχθεί και με υδρογόνωση δεσμευμένου CO₂ με πράσινο υδρογόνο συμβάλλοντας σε μια κυκλική οικονομία άνθρακα. Η παρουσία CO στο παραγόμενο αέριο μίγμα από τη μετατροπή της μεθανόλης σε Η₂, προκαλεί δηλητηρίαση του ανοδικού ηλεκτροκαταλύτη των κυψελίδων καυσίμου τύπου PEM χαμηλής θερμοκρασίας (80-100^οC) και, κατά συνέπεια, είναι απαραίτητη η μείωση της συγκέντρωσης του CO σε τιμές μικρότερες των 100 ppm. Η μείωση αυτή μπορεί να επιτευχθεί σε έναν αντιδραστήρα εκλεκτικής καταλυτικής οξείδωσης του CO. Ξεκάθαρα, μία κυψελίδα καυσίμου ΡΕΜ τροφοδοτούμενη με κάποιο υδρογονάνθρακα ή αλκοόλη θα είναι η προτιμώμενη ενεργειακή πηγή του μέλλοντος εάν ένας αποδοτικός, αξιόπιστος και ελαφρύς επεξεργαστής καυσίμου είναι διαθέσιμος για την αποτελεσματική μετατροπή του αρχικού καυσίμου σε Η₂. Συνεπώς, η ανάγκη για μία συμπαγή συσκευή επεξεργασίας καυσίμου – κυψελίδας καυσίμου, με υψηλή απόδοση και χαμηλό κόστος αποτελεί μια ερευνητική πρόκληση. Στο σεμινάριο θα παρουσιαστούν οι καταλυτικές διεργασίες (α) της παραγωγής Η₂ μέσω αναμόρφωσης της μεθανόλης με ατμό και (β) της εκλεκτικής οξείδωσης του CO. Θα σχολιαστούν αποτελέσματα σύνθεσης καταλυτών, φυσικοχημικού χαρακτηρισμού, ενεργότητας/εκλεκτικότητας και θα συζητηθεί ο μηχανισμός της αντίδρασης παραγωγής υδρογόνου. Στο δεύτερο μέρος θα παρουσιαστεί μία καινοτόμος κυψελίδα καυσίμου, όπου ένας καταλύτης αναμόρφωσης της μεθανόλης έχει ενσωματωθεί στο ανοδικό τμήμα μίας κυψελίδας καυσίμου, τύπου PEM υψηλής θερμοκρασίας. Θα αναλυθούν τα λειτουργικά της χαρακτηριστικά, οι τελευταίες εξελίξεις και θα αναφερθούν οι μελλοντικές ερευνητικές προκλήσεις. Στο τελευταίο μέρος, θα παρουσιαστούν τα μελλοντικά ερευνητικά σχέδια με έμφαση στην παραγωγή ανανεώσιμων χημικών και καυσίμων μέσω ενεργειακών διατάξεων.

Δείτε το video της ομιλίας της κας Ιωάννας Παπαβασιλείου

Σύντομο Βιογραφικό Ομιλητή

Η Δρ. Ιωάννα Παπαβασιλείου είναι Χημικός Μηχανικός Πανεπιστήμιου Πατρών, με MSc στην Ενέργεια & Περιβάλλον και PhD στη Χημική Μηχανική στο Τμήμα Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών σε συνεργασία με το ΙΤΕ/ΙΕΧΜΗ, υπό την επίβλεψη του καθ. Π. Κουτσούκου και του Διευθυντή Ερευνών Δρ. Θ. Ιωαννίδη, αντίστοιχα). Εργάστηκε από το 2003 έως και σήμερα ως ερευνητικός συνεργάτης στο ΙΤΕ/ΙΕΧΜΗ, στο Εργαστήριο Ετερογενούς Κατάλυσης υποστηρίζοντας ερευνητικά προγράμματα και την εκπαίδευση προπτυχιακών/ μεταπτυχιακών φοιτητών κυρίως σε τεχνολογίες υδρογόνου. Από το 2020 είναι μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Εργαστηρίου Χημικών & Ηλεκτροχημικών Διεργασιών στο Τμήμα Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών.  Έχει διδάξει ως Επίκουρος Καθηγήτρια στο AΤΕΙ Καλαμάτας (2008-2010) και στα Τμήματα Επιστήμης των Υλικών και Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών στα πλαίσια του ΠΔ407/80 και του προγράμματος απόκτησης Ακαδημαϊκής Εμπειρίας (2016-2020). Είναι συν-συγγραφέας 35 ερευνητικών δημοσιεύσεων σε διεθνή περιοδικά με κριτές (>1400 αναφορές, h-index=18). Έχει παρουσιάσει περισσότερες από 65 εργασίες σε εθνικά και διεθνή επιστημονικά συνέδρια, ενώ κατέχει 1 διεθνή πατέντα. Έχει αναπτύξει ερευνητικές δραστηριότητες κυρίως σε νανοδομημένα υλικά, καταλύτες (σύνθεση, χαρακτηρισμός) και διατάξεις για εφαρμογή σε ενεργειακές τεχνολογίες υδρογόνου (παραγωγή, καθαρισμός και χρήση σε κυψελίδες καυσίμου). Επιπλέον μελετά ηλεκτροχημικές διατάξεις αποθήκευσης ενέργειας (ανθρακικά υλικά φυσικής προέλευσης και διατάξεις υπερπυκνωτών και μπαταριών λιθίου και νατρίου). Έχει λάβει μεταδιδακτορική υποτροφία ΙΚΥ (2009) και χρηματοδότηση 190k€ για τα επόμενα 3 χρόνια (2021-2023) από το ΕΛΙΔΕΚ.