Primijenjena termodinamika – inženjerstvo energetskih pretvorbi

Voditelj grupe

izv. prof. dr. sc. Ivan Tolj

Životopis · Publikacije · Nastava

Suradnici

doc. dr. sc. Ivan Pivac

Životopis · Publikacije · Nastava

dr. sc. Jakov Šimunović

Životopis · Publikacije · Nastava

Opis područja istraživanja i specifičnih aktivnosti

  1. Vodik u sustavima obnovljivih izvora energije
  2. Integracija gorivnih članaka u industrijska vozila (viličare)
  3. Dijagnostika i degradacija elektrokemijskih kompresora za vodik
  4. Proizvodnja vodika elektrolizom vode: utjecaj radnih parametara na rad i trajnost elektrolizatora
  5. Optimizacija i dizajn metal-hidridnih spremnika za skladištenje vodika u smislu intenziviranja dovođenja/odvođenja topline
  6. Karakterizacija spremnika metalnih hidrida pri apsorpciji/desorpciji vodika
  7. Rad, dizajn i primjena gorivnih članaka
  8. Razvoj algoritama za upravljanje sustavima gorivnih članaka i elektrolizatora
  9. Ispitivanje elektrokemijskog kompresora

Opis laboratorija i opreme

Grupa koristi laboratorij za nove termo-energetske tehnologije (C516) koji je opremljen za testiranje i dijagnostiku membranskih gorivnih članaka i elektrolizatora.

Oprema uključuje:

  • Testna stanica za testiranje jediničnih gorivnih članaka (Teledyne/Medusa) opremljena s upravljivim opterećenjem i analizatorom frekvencijskog odziva (Scribner & Associates)
  • Kompletni vodikov energetski sustav (koji se sastoji od elektrolizatora, spremišta vodika, gorivnog članka, upravljivim opterećenjem i sustavom za upravljanje i pohranu podataka) spojenim s fotonaponskim panelima i vjetroturbinom na krovu zgrade.
  • Testna stanica za testiranje PEM elektrolizatora
  • Jedinični gorivni članci za karakterizaciju membrana

Kontakti s akademskim i drugim institucijama

  • HySA Systems, University of Western Cape, Bellville, Južna Afrika
  • Harbin Institute of Technology (HIT), Nan’gang, NR Kina
  • Politechnika Warszawska, Varšava, Poljska
  • Univerzitet u Beogradu, Institut za nuklearne nauke “Vinča”, Srbija
  • University of Alaska, Anchorage, SAD
  • The University of Tokyo, Japan
  • Politechnika Lubelska, Department of Thermodynamics, Fluid Mechanics and Aviation Propulsion Systems, Poljska
  • Indiana University Indianapolis, SAD
  • Purdue University in Indianapolis, SAD
  • Institutt for Energiteknikk, Norveška
  • Universite de Franche-Comté, FCLAB, Belfort, Francuska
  • SINTEF, Trondheim, Norveška
  • Zentrum für Sonnenenergie u. Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Ulm, Njemačka
  • Univerza v Ljubljani, Fakultet za strojništvo (FS), Slovenija
  • Univerzitet u Beogradu, Institut za hemiju, tehnologiju i metalurgiju, Srbija
  • AVL, Graz, Austrija
opis istraživanja

Vodikove energetske tehnologije: proizvodnja i korištenje vodika (HET-PRO-USE)

Opis istraživanja za razdoblje od 5 godina

Istraživanje će se fokusirati na tehnologijama za proizvodnju vodika iz obnovljivih izvora energije. Posebna pažnja će se posvetiti integraciji elektrolizatora s fotonaponskim sustavom, pri čemu će se proučavati rad elektrolizatora s promjenjivim ulazom struje. To će uključivati ispitivanja vezana uz elektrokemijski kompresor, s naglaskom na pravilno dimenzioniranje sustava prema specifičnim potrebama te razvoj naprednih algoritama za upravljanje tim sustavima. Dodatno, provodit će se detaljna dijagnostika i ispitivanja degradacije elektrokemijskih kompresora za vodik kako bi se osigurala njihova dugovječnost i učinkovitost. U okviru ovog projekta, integrirat će se sustavi vodikovih gorivnih članaka i baterija u stacionarne sustave, uz razvoj sofisticiranih algoritama za njihovo upravljanje.

Što se tiče tehnologija za pohranu vodika, istraživanje će obuhvatiti pohranu u posude pod tlakom i u metalnim hidridima. Posebna pažnja bit će posvećena termalnim efektima prilikom punjenja spremnika pod visokim tlakom te prilikom punjenja i pražnjenja posuda s metalnim hidridima. Ovo je ključno za osiguravanje sigurnosti i učinkovitosti sustava za pohranu vodika. Najvažnija primjena gorivnih članaka bit će za pogon električnih vozila. Poseban fokus će biti na primjeni gorivnih članaka za pogon viljuškara i autobusa. Ovo će uključivati dimenzioniranje i dizajn sustava, hibridizaciju s baterijama, odvođenje topline i upravljanje sustavom, integraciju spremnika metalnih hidrida te korištenje odvedene topline za desorpciju vodika.