Zrównoważone innowacje w materiałoznawstwie

Niezawodne i zrównoważone materiały mogą rozwiązać problemy globalne. Dlatego naukowcy z Wydziału Inżynierii Materiałowej na Uniwersytecie Narodowym w Seulu realizują nowe cele dotyczące zrównoważonych innowacji w dziedzinie materiałoznawstwa.

Przyglądamy się teraz projektowaniu procesów i opracowywaniu innowacyjnych materiałów z naciskiem na niezawodność i zrównoważony rozwój, aby rozwiązać problemy globalne.

Heung Nam Han, dyrektor Centrum Badań Inżynieryjnych na Wydziale Inżynierii Materiałowej na Uniwersytecie Narodowym w Seulu

Materiałoznawstwo na Narodowym Uniwersytecie Seulskim

Wydział Inżynierii Materiałowej na Uniwersytecie Narodowym w Seulu to największe centrum materiałoznawstwa w Korei Południowej. Od około 75 lat odgrywa ważną rolę w rozwoju naukowym i przemysłowym tego kraju. Dotyczą one zrównoważonych innowacji w zakresie materiałów, produkcji wodoru napędzanej energią słoneczną i wychwytywania dwutlenku węgla. Nie ulega wątpliwości, że innowacyjność to ważna wartość na Uniwersytecie Narodowym w Seulu. Natomiast zrównoważony rozwój jest motorem innowacyjności. Dotychczasowa praca naukowców przyczyniła się do rozwoju przemysłu stalowego i półprzewodników.

Wykorzystując światowej klasy wiedzę specjalistyczną (…) w zakresie podstawowej nauki o materiałach, najnowocześniejszej charakteryzacji materiałów i inżynierii przemysłowej, znajdujemy nowe sposoby ponownej oceny istniejących procesów i tworzenia nowych technologii.

Heung Nam Han

Zrównoważone innowacje – stal

Europejska Rada ds. Badań Naukowych podjęła projekt, w ramach którego producenci stali podjęli współpracę. Są oni przekonani, że ze względu na skalę przemysłu stalowego, stopniowe ulepszenia przyniosą widoczne korzyści pod kątem zrównoważonego rozwoju na świecie. Celem inicjatywy jest utworzenie bazy danych dotyczącej właściwości termodynamicznych i materiałowych. Dzięki temu możliwa będzie symulacja i optymalizacja przemysłowych procesów wytwarzania stali.

W połączeniu z czujnikami „inteligentnej fabryki” i danymi monitorowania procesu w czasie rzeczywistym, platforma umożliwi producentom stali optymalizację procesów pod kątem zrównoważonego rozwoju i systematyczne opracowywanie nowych materiałów.

Heung Nam Han

Zrównoważone innowacje – naprawa metali

Naukowcy z Seulu wykazali eksperymentalnie, że drobne wady metali powstałe w wyniku obciążenia mogą być „naprawiane” poprzez pulsujący prąd elektryczny.

Nasze badania wykazały, że poddanie szeregu stopów metali krótkim impulsom prądu elektrycznego powoduje ich spontaniczną rekrystalizację lub transformację.

Heung Nam Han

Zrównoważone innowacje – wodór

Rozszczepineie wodoru i tlenu w układzie fotowoltaiczno-fotoelektrokatalitycznym
Rozszczepineie wodoru i tlenu w układzie fotowoltaiczno-fotoelektrokatalitycznym. © Seoul National University

Chociaż o wodorze mówi się coraz częściej, to aby wykorzystać go jako wydajny nośnik energii odnawialnej, potrzebne są specjalne technologie. Mimo, że takie technologie jeszcze nie istnieją, to jednak Ho Won Jang dokonał już pewnych przełomów.

Naszym nadrzędnym celem jest bezpośrednie przekształcenie energii słonecznej w wodór poprzez rozszczepianie wody. (…) obecne podejście polega na wykorzystaniu fotowoltaicznego ogniwa słonecznego do generowania prądu i napięcia elektrycznego, które przy odpowiednich katalizatorach mogą rozszczepiać wodę na gazowy wodór i tlen – ale trzeba pokonać wiele wyzwań.

Ho Won Jang

Są dwa krytyczne elementy:

  • katalizatory do wydzielania wodoru i tlenu,
  • zwiększenie napięcia wyjściowego ogniw słonecznych do poziomu, który mógłby napędzać reakcję przy użyciu katalizatorów.

Znajdując odpowiednią parę katalizatorów, zmniejszyliśmy potencjał potrzebny do rozdziału wody do około 1,6 wolta. (…) Ale ogniwa fotowoltaiczne na bazie krzemu mogą wytwarzać tylko około 0,7 wolta. Dlatego opracowaliśmy sposób na ułożenie dwóch ogniw słonecznych. Dzięki pewnym precyzyjnym technikom wytwarzania i dopasowywania prądu mogą one dawać napięcie wyjściowe ponad 1,6 wolta i wysoką sprawność konwersji ponad 29%.

Ho Won Jang

Zrównoważone innowacje – potencjał i wyzwania

Jesteśmy pewni, że nasze wysiłki na rzecz radzenia sobie z globalnymi problemami za pomocą zrównoważonej nauki o materiałach wniosą duży wkład w kolejną historię sukcesu.

Chan Park z Wydziału Inżynierii Materiałowej

Mówiąc inaczej, taki przełom technologiczny może doprowadzić do nieograniczonej produkcji wodoru ze światła słonecznego. Jednak istnieją pewne wyzwania. Przede wszystkim należy znaleźć rozwiązanie, które pozwoli na wydłużenie żywotności katalizatorów. Oprócz tego trzeba dążyć do obniżenia kosztów produkcji ogniw tandemowych.

Na koniec warto wspomnieć, że podobne podejście zastosowano do wyłapywania dwutlenku węgla z powietrza, otwierając drogę do przyszłego procesu konwersji energii słonecznej na paliwo.

Źródła:

https://www.nature.com/articles/d42473-021-00155-x?utm_source=facebook&utm_medium=social&utm_campaign=bcon-SNU_NI_Materials&fbclid=IwAR08Vo-BLiy_P5TsGjEXk-VtzoLIMY28Ykvj-Wl9o0jJa6woi3_jhnHTtc4

https://en.snu.ac.kr/

Justyna Mazur
Author: Justyna Mazur

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj

Najnowsze

PARTNER STRATEGICZNY PORTALU

Kategorie

BĄDŹMY W KONTAKCIE