Naukowiec z PG szuka innowacyjnych rozwiązań magazynowania energii cieplnej

Jednym z wyzwań, przed którym stoi dzisiejsze społeczeństwo jest zapewnienie stałego i trwałego dostępu do energii. W miarę jak rośnie zapotrzebowanie na energię niezbędne jest poszukiwanie nowych rozwiązań w zakresie jej magazynowania i efektywnego wykorzystywania. W tym kontekście energia termiczna oraz technologia jej magazynowania stają się coraz bardziej interesującymi obszarami badań i rozwoju.        

Takie badania, w ramach programu OPUS prowadzi dr hab. inż. Łukasz Piszczyk, prof. PG z Wydziału Chemicznego. Na projekt pt. „Badania możliwości implementacji i przetwórstwa materiałów zmiennofazowych (PCM) w materiałach poliuretanowych” zespół prof. Piszczyka otrzymał dofinasowanie w wysokości 1 541 452 zł.

– Magazynowanie energii termicznej jest istotnym aspektem w dziedzinie energetyki odnawialnej i efektywności energetycznej. W obliczu zmian klimatycznych i rosnącej presji na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, energia termiczna pozyskiwana ze źródeł odnawialnych, takich jak słońce czy geotermia, staje się coraz bardziej atrakcyjną alternatywą – mówi dr hab. inż. Łukasz Piszczyk, prof. PG z Katedry Technologii Polimerów na Wydziale Chemicznym PG.

Jednym z głównych wyzwań związanych z wykorzystaniem tej formy energii jest jej nieciągłość – moment przekształcenia np. energii mechanicznej w energię termiczną często nie pokrywa się z momentem na jej zapotrzebowanie. W odpowiedzi na to wyzwanie, magazynowanie ciepła utajonego staje się coraz bardziej interesującym rozwiązaniem.

– Ciepło utajone to miara energii potrzebnej do zmiany stanu skupienia materiału, którego przemiana fazowa zachodzi przy określonej temperaturze. Proces ten umożliwia gromadzenie i uwalnianie energii w sposób efektywny i trwały, co pozwala na wykorzystanie energii termicznej w bardziej spójny i przewidywalny sposób – tłumaczy prof. Piszczyk.

Głównym celem zespołu prof. Łukasza Piszczyka jest opracowanie nowych materiałów poliuretanowych, które będą jak najbardziej wydajnie kumulować i uwalniać energię cieplną.

Materiały poliuretanowe od wielu lat pełnią ważną rolę w życiu codziennym zapewniając m.in. świetne właściwości izolacyjne, wytrzymałościowe czy wiernie naśladując skórę naturalną. Na możliwość sterowania właściwościami materiałów pozwala ich segmentowa budowa.

– Dzięki odpowiedniemu dobieraniu komponentów oraz regulowaniu ich stosunków jesteśmy w stanie projektować właściwości otrzymywanych polimerów oraz wpływać na ich przetwarzalność – opowiada prof. Łukasz Piszczyk. – W ramach projektu planowane są prace nad doborem układu surowcowego, w taki sposób aby zsyntezowane materiały poliuretanowe ulegały przemianom fazowym.

Topnienie, krystalizacja, to przemiany fazowe, które związane są z efektami cieplnymi (pochłanianie lub uwalnianie energii) i właśnie to rozpatruje się jako magazynowanie energii przez materiały.

Aby zwiększyć efektywność pochłaniania energii termicznej przez materiały poliuretanowe naukowcy będą stosować domieszkowanie wspomnianych polimerów materiałami zmiennofazowymi (PCM). PCM mają zdolność do ulegania wielokrotnym przemianom fazowym, a ich wprowadzanie do innych materiałów w różnej postaci np. mikro- i nanokapsułek powoduje nadanie nowym kompozytom poliuretanowym właściwości magazynujących energię termiczną.

Wyniki uzyskane w ramach prowadzonego projektu pozwolą na zdobycie nowej wiedzy na temat możliwości magazynowania energii termicznej, syntezy nowych materiałów zdolnych do magazynowania energii termicznej oraz ich przetwórstwa. Proponowane w projekcie badania spowodują wzrost świadomości ekologicznej społeczeństwa.

O konkursie

OPUS to konkurs, w którym o finansowanie projektów z zakresu badań podstawowych mogą ubiegać się badacze na każdym etapie kariery naukowej. Dzięki grantowi mogą zbudować duże zespoły badawcze, realizować projekty wykorzystujące wielkie międzynarodowe urządzenia badawcze, a także podjąć współpracę z partnerami zagranicznymi.