Έργο

Το H₂transition αντιμετωπίζει μία από τις βασικές προκλήσεις που σχετίζονται με την αμμωνία ως φορέα υδρογόνου: την αποτελεσματική ανάκτηση υδρογόνου υψηλής καθαρότητας με μειωμένη ενεργειακή ζήτηση.

Η θερμοκαταλυτική αποσύνθεση της αμμωνίας είναι μια τεχνικά ελκυστική οδός, επειδή η αντίδραση παράγει υδρογόνο και άζωτο χωρίς άμεσο σχηματισμό προϊόντων που περιέχουν άνθρακα. Παρ' όλα αυτά, η συμβατική πυρόλυση αμμωνίας παραμένει περιορισμένη από τις αυξημένες θερμοκρασίες λειτουργίας, τους κινητικούς περιορισμούς σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, τη σταθερότητα του καταλύτη και η ανάγκη για καθαρισμό του υδρογόνου στα επόμενα στάδια της διεργασίας.

Το H₂transition προσεγγίζει αυτές τις προκλήσεις μέσω της ολοκληρωμένης ανάπτυξης προηγμένων νανοδομημένων καταλυτών και ιδεών αντιδραστήρων με υποβοήθηση μεμβράνης. Το έργο διερευνά πώς η σύνθεση του καταλύτη, οι ιδιότητες υποστήριξης, η διασπορά μετάλλων, η μορφολογία και η χημεία της επιφάνειας επηρεάζουν τη δραστηριότητα και τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα, ενώ ταυτόχρονα αναπτύσσει στρατηγικές αντιδραστήρων ικανές να βελτιώσουν την απόδοση, τον διαχωρισμό και την καθαρότητα υδρογόνου.

Το μακροπρόθεσμο όραμα είναι μια εντατικοποιημένη διαδικασία μετατροπής αμμωνίας σε υδρογόνο κατάλληλη για την κατανεμημένη παραγωγή υδρογόνου και τη μελλοντική ενσωμάτωση με εφαρμογές κυψελών καυσίμου και άλλες εφαρμογές καθαρής ενέργειας.
 

Στόχος 1 — Ορθολογικός Σχεδιασμός Καταλυτών

Ανάπτυξη ενεργών και σταθερών νανοδομημένων καταλυτικών συστημάτων για την αποδοτική θερμοκαταλυτική αποσύνθεση της αμμωνίας.

Στόχος 2 — Σχέσεις Δομής-Δραστικότητας

Προσδιορισμός του τρόπου με τον οποίο η ενεργός φάση, η χημεία του φορέα, το μέγεθος των σωματιδίων, η διασπορά, η οξύτητα/βασικότητα και οι αλληλεπιδράσεις μετάλλου-φορέα καθορίζουν την καταλυτική απόδοση.

Στόχος 3 — Μηχανισμοί Αντίδρασης & Σταθερότητα

Προσδιορισμός των ενδιάμεσων προϊόντων της αντίδρασης, των καταλυτικών οδών και των μηχανισμών απενεργοποίησης του καταλύτη υπό ρεαλιστικές συνθήκες λειτουργίας.

Στόχος 4 — Καθαρότητα & Παραγωγικότητα Υδρογόνου

Μεγιστοποίηση του ρυθμού παραγωγής και της καθαρότητας του H₂, με ταυτόχρονη μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων της διεργασίας.

Στόχος 5 — Ενσωμάτωση Αντιδραστήρα-Μεμβράνης

Ενσωμάτωση του βέλτιστου καταλύτη με μεμβράνη επιλεκτικής διαπερατότητας ως προς το H₂ και αξιολόγηση μιας έννοιας ενισχυμένου αντιδραστήρα για την ταυτόχρονη διεξαγωγή της αντίδρασης και τον διαχωρισμό του υδρογόνου.
 

Το έργο H₂transition αναπτύσσει ένα πλήρως ολοκληρωμένο ερευνητικό οικοσύστημα για την παραγωγή καθαρού υδρογόνου μέσω της αποσύνθεσης αμμωνίας, συνδυάζοντας την προηγμένη καταλυτική μηχανική με τη σε βάθος κατανόηση των υποκείμενων φυσικοχημικών διεργασιών. Το έργο ενσωματώνει τη νανομηχανική καταλυτών, τον πολυδιάστατο χαρακτηρισμό υλικών, τη διερεύνηση των μηχανισμών αντίδρασης, την αξιολόγηση της μακροχρόνιας ανθεκτικότητας, καθώς και τον καθαρισμό υδρογόνου και την ενσωμάτωση αντιδραστήρων μεμβράνης, σε ένα ενιαίο επιστημονικό πλαίσιο.

Μέσω αυτής της διασυνδεδεμένης προσέγγισης, το H₂transition επιταχύνει την ανάπτυξη και τη βελτιστοποίηση αποδοτικών τεχνολογιών διάσπασης αμμωνίας. Το έργο δίνει ιδιαίτερη έμφαση στην επίτευξη λειτουργίας σε χαμηλές θερμοκρασίες και με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, διατηρώντας παράλληλα υψηλή παραγωγικότητα και καθαρότητα υδρογόνου, διασφαλίζοντας έτσι τη συμβατότητα με σύγχρονα ενεργειακά συστήματα, όπως τεχνολογίες καύσης και κυψέλες καυσίμου.

Τελικός στόχος του H₂transition είναι η παροχή μιας νέας γενιάς καταλυτικών λύσεων και λύσεων αντιδραστήρων που συνδυάζουν την ενεργειακή απόδοση, τη λειτουργική αξιοπιστία και τη δυνατότητα κλιμάκωσης, συμβάλλοντας ουσιαστικά στη μετάβαση προς ένα καθαρότερο και πιο βιώσιμο ενεργειακό μέλλον.
 

ΠΕ1 — Βιβλιογραφική Ανασκόπηση & Προκαταρκτικές Μελέτες (Μ1–Μ6)
ΠΕ2 — Ανάπτυξη Καταλυτών, Χαρακτηρισμός, Αξιολόγηση Απόδοσης & Βελτιστοποίηση (Μ3–Μ20)
ΠΕ3 — Σχεδιασμός Αντιδραστήρα Μεμβράνης & Αξιολόγηση Κλιμάκωσης (Μ5–Μ22)
ΠΕ4 — Ανάλυση, Τεκμηρίωση & Διάχυση Αποτελεσμάτων (Μ6–Μ24)
ΠΕ5 — Διαχείριση Έργου (Μ1–Μ24)
 

Το έργο H₂transition υλοποιείται στο Εργαστήριο Φυσικοχημείας και Χημικών Διεργασιών (PCCP) της Σχολής Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης.

Το έργο συνδέεται με ένα ευρύτερο επιστημονικό δίκτυο που συγκεντρώνει συμπληρωματική τεχνογνωσία στους τομείς των τεχνολογιών υδρογόνου, της ετερογενούς κατάλυσης, των νανοϋλικών, των προηγμένων υλικών, των ενεργειακών συστημάτων και των οδών παραγωγής υδρογόνου με βάση την αμμωνία.

Οι επιστημονικές αλληλεπιδράσεις και οι συνεργατικές ερευνητικές δραστηριότητες περιλαμβάνουν ερευνητές από το Ινστιτούτο Γεωενέργειας του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) στα Χανιά, καθώς και από το Ινστιτούτο Πυρηνικών & Ραδιολογικών Επιστημών & Τεχνολογίας, Ενέργειας & Ασφάλειας (INRASTES) του Εθνικού Κέντρου Έρευνας Φυσικών Επιστημών «Δημόκριτος» στην Αθήνα.

Οι επιστημονικές αυτές αλληλεπιδράσεις υποστηρίζουν την ανταλλαγή γνώσεων, τις κοινές δράσεις διάχυσης αποτελεσμάτων και τη συμπληρωματική έρευνα σε τομείς που σχετίζονται με την αλυσίδα αξίας αμμωνίας-υδρογόνου, τις διεργασίες καταλυτικής μετατροπής, την παραγωγή και τον καθαρισμό υδρογόνου, τα προηγμένα υλικά και τις τεχνολογίες βιώσιμης ενέργειας.

Μέσω αυτού του ευρύτερου ερευνητικού δικτύου, το H₂transition εντάσσεται σε ένα διεπιστημονικό περιβάλλον που συνδέει την ανάπτυξη καταλυτών και τη μηχανική αντιδράσεων με τις τεχνολογίες υδρογόνου, την αποθήκευση ενέργειας και τις εφαρμογές καθαρής ενέργειας.

Το έργο H₂transition αναμένεται να συμβάλει στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και βιώσιμων οδών για την ανάκτηση υδρογόνου από αμμωνία, συνδυάζοντας τον προηγμένο σχεδιασμό καταλυτών με τη μηχανική αντιδραστήρων με τη βοήθεια μεμβράνης. Στοχεύοντας στη βελτιωμένη καταλυτική δραστηριότητα και σταθερότητα, στις χαμηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας, στις μειωμένες ενεργειακές απαιτήσεις και στην αυξημένη καθαρότητα και τον ρυθμό παραγωγής υδρογόνου, το έργο αντιμετωπίζει βασικά τεχνολογικά εμπόδια που περιορίζουν επί του παρόντος την ευρύτερη ανάπτυξη της πυρόλυσης αμμωνίας. Η γνώση που δημιουργείται σχετικά με τις σχέσεις δομής-δραστικότητας του καταλύτη, τους μηχανισμούς αντίδρασης, τα φαινόμενα απενεργοποίησης και την εντατικοποίηση των διεργασιών μπορεί να υποστηρίξει τη μελλοντική ανάπτυξη κλιμακούμενων συστημάτων μετατροπής αμμωνίας σε υδρογόνο για εφαρμογές όπως οι κυψέλες καυσίμου, η κινητικότητα, η βιομηχανική προμήθεια υδρογόνου και η αποθήκευση ενέργειας. Παράλληλα, το έργο ενισχύει την ερευνητική ικανότητα στις τεχνολογίες υδρογόνου, την ετερογενή κατάλυση, τα νανοϋλικά και τη μηχανική αντιδραστήρων, προωθώντας παράλληλα την επιστημονική συνεργασία, τη μεταφορά και τη διάδοση γνώσεων στο πλαίσιο της ευρύτερης μετάβασης προς ενεργειακά συστήματα χαμηλών εκπομπών άνθρακα.