2009 m. sėkmingai baigtas biu­dže­to lėšomis finansuojamas mokslinis dar­­bas Nano­kris­talinių metalų hidridų, skirtų van­deniliui saugoti, sintezė, taikant joni­nius–plazminius metodus. Šio darbo metu tirtos sistemos, sudary­tos iš Mg/Ni/Al/Ti-H. 2007 m. daugiau­sia dėmesio buvo skirta Mg-Al-H siste­mų tyrimams. 2008 m. susitelkta ties Mg-Ni-H sistemų ir paviršinio barjerinio sluoksnio įtakos hidrinimo kinetikai dar­bais. 2009 m. dar­bai buvo susiję su Mg-Al-Ti-H, Mg-Ni-Ti-H, Mg-Ni-Al-H siste­momis ir taikomo­siomis plokštelinėmis Mg-Ni-H siste­mo­mis. Konkrečios darbi­nės sistemos bu­vo pasirenkamos atsi­žvel­giant į gau­namus preliminarius tyri­mų rezultatus, vadovaujantis mokslinės literatūros ana­lize ir įvertinant diskusi­jas, vykusias Tarptautinės energijos agen­tūros vande­ni­lio įgyvendinimo su­tarties 22 veiklos ir Nordic Energy Research pro­jek­tų semi­narų metu.

Šio darbo praktinė reikšmė la­biau­siai siejasi su analizuotomis Mg-Ni-H sistemomis. Darbo metu ne tik ištirta pa­vir­šinio sluoksnio reikšmė hidrinimo kinetikai, bet ir, bendradarbiaujant su EK Energetikos instituto mokslininkais (EC JRC Institute for Energy, toliau tekste – JRC), sukurtos naujos kartos vandenilio saugojimo sistemos Mg-Ni-H plokštelė­se (angl. hydrogen storage in flakes). Šios saugojimo sistemos buvo sintetin­tos LEI Vandenilio energetikos techno­logijų centre 2008–2009 m. Gautos plokš­telės sėkmingai ištirtos LEI, panau­dojant SEM ir XRD metodus prieš hibri­dinant ir po hidrinimo. Pasiektas LEI ir JRC mokslininkų išankstinis susitari­mas, kad LEI sukurtos sistemos, dar kartą bus ištirtos panaudojant SEM, XRD ir SIMS metodus JRC (tyrimas šiuo metu yra atliekamas) ir norint nustatyti vieną pagrindinių vandenilio saugojimo siste­mos parametrų – vandenilio pasiskirs­ty­mo profilį daugiasluoksnėje struktū­roje – bus atliekami išsamūs tyrimai, panaudojant NERDA metodą.

 

Lietuvos energetikos institutas, vadovaudamasis 2009 m. birželio 22 d. pasirašyta trišale sutartimi Nr. VP2-1.1-ŠMM-02-V-01-005 su Lietuvos Respub­likos švietimo ir mokslo ministerija, viešąja įstaiga Centrinė projektų valdymo agentūra vykdo projektą Vandenilio ener­getikos technologijų centras pagal Lietuvos 2007–2013 m. VP2 Ekonomikos augimo veiksmų programos VP2-1 prio­riteto Ūkio konkurencingumui ir ekono­mikos augimui skirti moksliniai tyrimai ir technologinė plėtra, VP2-1.1 uždavinio Sustiprinti viešą ir privačią mokslinių tyri­mų ir technologinės plėtros bazę, VP2-1.1-ŠMM-02-V priemonę Aukšto lygio mokslinių tyrimų centrų ir kompeten­ci­jos centrų plėtojimas. Šio projekto vyk­dy­mo metu įkurtas Vandenilio energe­tikos technologijų centras. Centro veikla iš esmės susijusi su medžiagų, skirtų van­de­nilio gavybos, saugojimo bei kuro elementų prietaisams sinteze ir jų savy­bių analize. Atliekant medžiagų sintezę galima pritaikyti DC, RF, impulsinio DC ir garinimo elektroniniu spinduliu moder­nias technologijas. Gautųjų medžiagų pavir­šiaus topografija tiriama panau­do­jant optinius, skenuojančius ir atominės jėgos mikroskopus bei šiuolaikinį 3D profilometrą. Medžiagų struktūra tiriama ir analizuojama vienu moderniausių BRUKER D8 ADVANCE rentgeno spin­du­lių difrakcijos tyrimo įrenginių. Tyrimų rezultatai leidžia įvertinti gautų medžiagų fundamentalias savybes ir tinkamumą taikyti konkrečiuose vande­nilio energe­tikos technologijų prietai­suose. Siekiant ištirti medžiagų tinka­mu­mą praktiniam pritaikymui technolo­ginėms vandenilio saugojimo medžiagų savybėms anali­zuoti (reversiškumas, ilga­amžiškumas ir t. t.) centre naudoja­mas Sievert‘o tipo aparatas (PCT Pro 2000). Tiriant konkre­čių oksidų tinka­mumą vandenilio gavy­bos membranų ir kuro elementų memb­ranų sintezėje, naudojamas šiuolaikinis joninio-elektroninio laidumo analizės įrenginys ProboSTAT.

Bendradarbiaujant su Vytauto Di­džiojo universiteto Fizikos katedros ir Kauno technologijos universiteto Fizikos katedros dėstytojais bei studentais įkur­tas Vandenilio energetikos technologijų centras sutelkia tyrimams būtiną įrangą, sudaro sąlygas dėstytojams naudoti mo­dernias mokymo priemones, rengti aukščiausios kvalifikacijos specialistus (apimant visas studijų pakopas), plėtoti konkurencingus tyrimus. Ne mažiau svarbus faktas, kad LEI turi visas gali­mybes tapti stipriu jaunųjų mokslininkų traukos centru.

2009 m., bendradarbiaujant su Šiaurės šalių partneriais, tęsti darbai Šiau­rės šalių energetikos tyrimų progra­mos tinklo projekte – Nordic Center of Excellence for Hydrogen Storage Materials. Šiame fundamentinių tyrimų darbe siekiama pasinaudojant nepu­siau­svyrinėmis technologijomis paban­dyti sintezuoti magnio ir aliuminio hidri­dus, atitinkamai turinčius nedidelį kiekį aliuminio ir magnio priemaišų. Tikimasi, kad naudojant eksperimentines magnet­roninio garinimo technologijas bus įma­noma išvengti tradicinių pusiausvyrinių metodų sukuriamų medžiagų (magnio ir aliuminio) tarpusavio persimaišymo limitų, o šių medžiagų sintezė plonų dan­gų pavidalu leis savotiškai „surakinti” šią metastabilią struktūrą, taip pat ap­sau­­gos ją nuo suirimo bei ir/ar oksida­cijos.

 

 

 

 

2009 m. aktyviai dalyvauta Tarp­tautinės energetikos agentūros van­denilio taikymo sutarties (IEA HIA) 22 grupės tyrimuose – Fundamentinis ir taikomasis medžiagų vandenilio saugojimui vystymas. Šiame darbe metalų ir jų lydinių hidridų cheminis destabilizavimas atliekamas į medžiagą įterpiant naujus elementus, kurie hidrido dekompozicijos metu formuoja tarpinius darinius, taip sistemai neleidžiant relak­suoti iki žemiausios energetinės būse­nos, arba hidrinimosi metu susiformuoja destabilizuotas hidridas.

 

 

 

 

 

Vandenilio energetikos technologijų centro darbuotojai aktyviai dalyvauja COST programoje: COST 542 veiklos Efektyvus energijos saugojimas mobiliems ir stacionariems įrenginiams.

 2009 m. atlikti tyrimai parodė, kad:

•    superkondensatorių su elektrodais, pagamintais iš aktyvintos anglies, gautos nusodinimo iš plazminio fakelo darbinėse dujose Ar+C2H2 būdu, talpumas priklauso nuo Ar/C2H2 santykio nusodinimo metu. Talpumas staigiai mažėja Ar/C2H2 santykio verčių intervale 15–30. Esant didesnėms santykio reikšmėms talpumo priklausomumas nuo darbinių dujų sudėties yra nedidelis. Gautas rezultatas panaudotas siekiant sukurti elektrodų su pasikartojančiais parametrais technologiją. Gauta, kad stabilumo įtampa mažėja, kai Ar/C2H2 santykis viršija daugiau nei 40;

•    superkondensatorių su aktyvintos anglies elektrodais elektrinis talpumas po ekspozicijos deguonies plazmoje padidėja iki 2 kartų; trumpalaikė aktyvintos anglies ekspozicija plazmoje stabilizuoja dangos mikrostruktūrą ir reljefą;

•    optimalios superkondensatoriaus elektrinės charakteristikos pasiekiamos laikantis šių technologinių parametrų: (i) aktyvuotos anglies elektrodai nusodinami iš plazmos fakelo Ar ir C2H2 dujų mišinyje, palaikant jų srautų santykį – 40, (ii) „tik nusodinti” elektrodai talpinami 1 min į deguonies plazmą, palaikant slėgį 1,3 Pa.

 

2009 m. centro darbuotojai tyrimų rezultatus paskelbė 11 straipsnių leidi­nyje, įrašytame Mokslinės informacijos ins­tituto (ISI) sąraše, 1 mokslo populia­rinimo straipsnį ir perskaitė 2 prane­šimus Lietuvos konferencijoje.