Nr projektu: 2025/59/I/ST11/01811
Wartość projektu: 2 287 613 PLN
Wartość dofinansowania: 2 287 613 PLN
Wartość projektu dla PORT: 1 098 000 PLN
Wartość dofinansowania dla PORT: 1 098 000 PLN
Kierownik projektu po stronie PORT: dr Min Ying Tsang
Kierownik projektu po stronie Uniwersytetu w Zurychu: dr Johannes Schörgenhumer
Konsorcjum realizujące projekt:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii
- Uniwersytet w Zurychu
Wodór jest jednym z najlepszych odnawialnych źródeł energii ze względu na stosunkowo wysoką energię właściwą. Jednak ponad 90% wodoru jest wytwarzane z gazu ziemnego w procesie reformingu parowego metanu (szary wodór), co prowadzi do dużego śladu węglowego. Zielony wodór (g-H2), wytwarzany w procesie rozkładu wody poprzez elektrolizę lub fotokatalizę, jest bardziej zrównoważony i spełnia cel zerowej emisji. Jednak tylko 2% g-H2 jest wytwarzane w ten sposób. Bardziej pożądane jest wytwarzanie fotokatalitycznego g-H2. Jednak nadal pozostaje ono na wczesnym etapie rozwoju. Przeprowadzono wiele badań mających na celu poprawę wydajności fotokatalizatora, w tym wykorzystanie struktur metalowo-organicznych (MOF). Jednak materiały te nadal charakteryzują się niską wydajnością produkcji g-H2, absorpcją światła i wydajnością konwersji, długoterminową stabilnością oraz kosztownym i niezrównoważonym systemem chemicznym (tj. wykorzystaniem współkatalizatorów/środków ofiarnych), co ogranicza je do etapu weryfikacji koncepcji. Ponadto konwencjonalne metody optymalizacji składu materiału są również czasochłonne i wyczerpujące zasoby, co utrudnia rozwój i wdrażanie fotokatalizatorów.
Aby przezwyciężyć kluczowe wady obecnych fotokatalizatorów i przyspieszyć etap optymalizacji, we współpracy z Laboratorium Eksperymentów Wysokoprzepustowych Uniwersytetu w Zurychu zaproponowaliśmy opracowanie nowego typu wysokowydajnego fotokatalizatora z efektywną pętlą „zaprojektowanego przez człowieka” fotokatalizatora – „maszynowej” optymalizacji – „ludzkiej” walidacji przepływu pracy.
Krok 1 – fotokatalizator „zaprojektowany przez człowieka”: Celem jest uzyskanie fotouczulonych MOF na bazie tytanu domieszkowanego lantanowcami (DS-Ln/Ti-MOF) z konwersją fotonów w górę.
Krok 2 – optymalizacja „maszynowa”: W celu pełnej optymalizacji DS-Ln/Ti-MOF z wysoką powtarzalnością i precyzją, a także zmniejszenia zużycia zasobów i czasu, zostanie wykorzystany system automatyzacji o wysokiej przepustowości.
Krok 3 – walidacja „ludzka”: zoptymalizowany protokół z kroku 2 zostanie zweryfikowany i skalowany w celu kompleksowej oceny fotokatalitycznej ewolucji g-H2.
Ten trzyetapowy proces nie tylko pozwala na odpowiednie zaprojektowanie i optymalne wykorzystanie systemu automatyzacji, ale także zapewnia ciągłą informację zwrotną i walidację materiałów. Połączenie procesu „człowiek-maszyna” przyczynia się do rozwoju kompleksowej i skutecznej strategii opracowywania fotokatalizatorów, tworząc niezbędne podstawy do przyspieszenia rozwoju optymalnych fotokatalizatorów do wytwarzania g-H2.
