Od zimnej plazmy po lasery. Siła kobiet w naukach technicznych

Na stronach NCBiR pojawiła się informacja będąca pierwszym podsumowanie prac w rozstrzygniętym konkursie Small Grant Scheme dla kobiet w obszarze nauk technicznych.

O wypowiedź została poproszona dr inż. Justyna Krzak.

Jak zatrzymać wodór w zbiorniku?

Problem, który wraz ze swoim Zespołem podjęła dr inż. Justyna Krzak, pracownik naukowy w Katedrze Mechaniki, Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej, to doszczelnienie zbiorników do magazynowania wodoru.

Rozwiązania, nad którymi pracuje, są oczekiwane na rynku technologii wodorowych. Kłopot polega na tym, że wodór jest najmniejszą i najbardziej ruchliwą znaną cząsteczką, w związku z tym przenika właściwie przez każdy rodzaj materiału; zmienia się tylko mechanizm przenikania. – Przenikanie wodoru przez ściany zbiorników magazynujących, w zależności od stopnia, powoduje straty finansowe lub zagrożenia bezpieczeństwa. Jest także niekorzystne dla środowiska. Dlatego w projekcie HyStor zajęliśmy się ograniczeniem przenikania wodoru przez ściany kompozytowych zbiorników ciśnieniowych – mówi dr Krzak.

Jak tłumaczy, taki zbiornik poza kompozytową ścianą zewnętrzną, zbudowany jest również z linera (swoistej dętki), odpowiedzialnego za zatrzymanie gazu wewnątrz zbiornika. W tego rodzaju zbiornikach wodór znajduje się pod ciśnieniem 700 barów, co stanowi dodatkowy czynnik wpływający na przenikalność (dla porównania, w butlach propan-butan panuje ciśnienie maksymalnie 20 barów). Liner w zbiornikach IV generacji zbudowany jest z polimeru, np. HDPE. – W projekcie opracowujemy powłokę uszczelniającą taki liner, by w jak największym stopniu ograniczyć ucieczkę wodoru ze zbiornika – zaznacza dr Krzak.

Kierowany przez nią Zespół zbada również mechanizm przenikania wodoru przez opracowywane powłoki zol-żelowe, co pozwoli na celowane projektowanie materiałów doszczelniających. – Opracowujemy procedurę pomiarową, która umożliwi badania in situ powłok uszczelniających, w szczególności oddziaływania otrzymywanych materiałów z wodorem – wyjaśnia dr Krzak. – Dodatkowo, by zapewnić możliwie pełne rozwiązanie, opracowujemy system nanoszenia powłok, ich stabilizacji oraz wykrywania nieciągłości na powierzchniach wielkoformatowych – uzupełnia.

Obecnie w projekcie „Poprawa wydajności zbiorników do magazynowania wodoru dzięki nowatorskim powłokom tlenkowym” prowadzone są badania podstawowe, których cel to wyjaśnienie mechanizmu przenikania. – Opracowujemy nowe receptury na powłoki barierowe i prowadzimy podstawowe testy. Przygotowujemy się natomiast do rozpoczęcia prac nad systemem efektywnego wytwarzania cienkich powłok na podłożach wielkoformatowych – wylicza kierowniczka projektu.

Technologie, nad którymi pracuje Zespół dr Krzak, będą atrakcyjne dla branży związanych z transportowaniem i przechowywaniem gazów o najmniejszych molekułach, w szczególności wodoru. Metoda wytwarzania tlenkowych powłok barierowych, od lat rozwijana w Katedrze Mechaniki, Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej, pozwoli także rozszerzyć zastosowanie nowo otrzymanych materiałów na inne gazy, np. hel, dwutlenek węgla czy metan.

Kto skorzysta z wyników projektu? Powłoki ograniczające przenikanie wodoru to technologie poszukiwane przez producentów linerów do zbiorników kompozytowych lub samych zbiorników magazynujących. – Powłokę będziemy nanosić na gotowe produkty – linery, zbiorniki, rury lub całe instalacje do przechowywania lub przesyłu wodoru. Co więcej, opracowujemy system, który pozwoli nanieść powłokę barierową na istniejące instalacje – zapowiada dr inż. Justyna Krzak.