MENU

ZAKŁADY I PRACOWNIE

Zakłady i pracownie

Zakład Nowych Technologii Magazynowania Energii

oranges-line

Zakres działania Zakładu:

  • Prace naukowe, badawczo-rozwojowe, technologiczne i aplikacyjne w dziedzinie ogniw i akumulatorów litowych, akumulatorów zasadowych (niklowo-wodorkowych, niklowo-kadmowych, niklowo-cynkowych i srebrowo-cynkowych), ogniw paliwowych, ogniw fotowoltaicznych oraz kondensatorów elektrochemicznych;
     
  • Opracowywanie hybrydowych systemów zasilania, w tym z zastosowaniem źródeł energii odnawialnej;
     
  • Projektowanie, synteza, modyfikacja, charakterystyka fizykochemiczna i elektrochemiczna materiałów magazynujących wodór, w tym wieloskładnikowych stopów metali, kompozytów węgiel-węgiel, węgiel-metal/tlenek metalu oraz polimer przewodzący-metal/nanostruktury węglowe;

 

Badanie i ocena materiałów stosowanych w chemicznych źródłach prądu;

Doradztwo eksperckie w dziedzinie ogniw i akumulatorów litowych, akumulatorów zasadowych, kondensatorów elektrochemicznych, ogniw paliwowych i ogniw fotowoltaicznych;

Wyznaczanie charakterystyk ładowania/wyładowania ogniw, akumulatorów i kondensatorów elektrochemicznych;

Charakterystyka elektrochemiczna materiałów stosowanych w chemicznych źródłach prądu;

Badanie wydajności ogniw fotowoltaicznych w warunkach zewnętrznych;

Badanie wydajności ogniw paliwowych (do 500W);

Wykonywanie i testowanie modelowych ogniw budowy guzikowej, monetowej i pryzmatycznej;

Ekspertyzy dotyczące komercyjnych ogniw i akumulatorów litowych, akumulatorów zasadowych i kondensatorów elektrochemicznych;

Rozdrabnianie materiałów metalicznych metodą cyklicznej absorpcji-desorpcji wodoru z fazy gazowej;

Mielenie wysokoenergetyczne;

Wielokanałowy potencjostat/galwanostat z modułami do badań impedancyjnych TYP: VMP-3 (BioLogic)
Wielokanałowy potencjostat/galwanostat z modułami do badań impedancyjnych TYP: VMP-3 (BioLogic)

Dedykowane oprogramowanie pozwala na zmienianie procedur jak i warunków pomiaru. Urządzenie posiada bardzo wysoką dokładność prowadzonych pomiarów - na podstawowym zakresie prądowym: od 10 μA do 400 mA otrzymuje się dokładność pomiaru rzędu ± 760 pA. Wielokanałowe urządzenia umożliwiają jednoczesne badanie:

 

 

21 próbek:
w zakresie prądowym od 10 μA do 400 mA (dokładność 760 pA);
w zakresie napięciowym ± 20 V (okno max 20V o dokładności 5 μV).

4 próbek:
w zakresie prądowym od 10 μA do 5 A (dokładność <0,1% skali);
w zakresie napięciowym ±20 V (okno max 20V o dokładności <0,1% skali).

1 próbki:
w zakresie prądowym od 10 μA do 20 A (dokładność <0,1% skali);
w zakresie napięciowym ± 20 V (okno max 20V o dokładności 5 μV).

Ponadto 8 kanałów pomiarowych wyposażonych jest w moduł analizy metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej w zakresie od 10 µHz do 1 MHz z możliwością zastosowania boosterów rozszerzających pracę kanałów w zakresie prądowym do 20 A i napięciowym do ± 20 V.

Wielokanałowe urządzenie do testowania ogniw paliwowych typu PEM TYP: PowerStation™ Ultima (Electrochem)
Wielokanałowe urządzenie do testowania ogniw paliwowych typu PEM TYP: PowerStation™ Ultima  (Electrochem)

PS Ultima to trój-modułowe urządzenie przeznaczone do kompleksowych badań ogniw paliwowych typu PEM (Proton Exchange Membrane) – ogniw zasilanych wodorem jako paliwem i tlenem (lub powietrzem) jako utleniaczem. Urządzenie pracuje w zakresie:

Temperatura gazów reakcyjnych: od 10 do 90°C
Temperatura ogniwa paliwowego: od 10 do 90°C
Ciśnienie gazów: od 0 bar do 4,5 bar
Prędkość przepływu paliwa i utleniacza: max 2000 ml/min (przy 100% nawilżaniu w 75°C)

Jednostka kontrolna pozwala na równoczesne sterowanie parametrami przepływu do pięciu niezależnych ogniw paliwowych. Dodatkowo dla jednego stanowiska istnieje możliwość wyłączenia procesu nawilżania gazów reakcyjnych.

PS Ultima posiada również moduł pomiaru parametrów elektrycznych zarówno w krótko jak i w długotrwałych procesach wyładowania, pozwalając zbierać dane pełnych charakterystyk napięciowych , prądowych oraz mocy. Moduł pomiarów elektrycznych posiada:

Moc – max 800W;
Zakresy pomiaru napięcia: 0-10V( dokładność 0,5%), 0-20V(dokładności 0,25%) oraz 0-50V(dokładności 0,25%);
Zakresy pomiaru prądu: 0 – 2A (dokładność 0,5%), 0-20A (dokładność 0,25%), oraz 0 - 150 A (dokładność 0,25%);
Istnieje możliwość podłączenia innych systemów pomiarowych np. potencjostatów/galwanostatów typu VMP-3 wraz z jego zakresami i programami badań;
Istnieje możliwość badania układów typu DMFC.

Paliwo (metanol) może być podawane pod ciśnieniem max 2,3 bar. Szybkość przepływu metanolu od 0,017 ml/min do 68ml/min przy maksymalnej objętość paliwa - 1 litr (z możliwością zawrócenia paliwa do zbiornika po przejściu przez ogniwo).

ANALIZATOR ELEMENTARNY CHNS TYP: Vario Micro Cube CHNS (Elementar Analysensysteme)
ANALIZATOR ELEMENTARNY CHNS TYP: Vario Micro Cube CHNS (Elementar Analysensysteme)

Analizator elementarny służy do jednoczesnego oznaczania pierwiastków: C, H, N, S, za pomocą detektora TCD (ang. Thermal Conductivity Detector) z jednej próbki. W skład aparatury oprócz analizatora elementarnego z wbudowanym automatycznym 120-pozycyjnym podajnikiem próbek, wchodzi mikrowaga analityczna (Mettler Toledo) oraz jednostka obliczająco -sterująca, a także zestaw do przezbrojenia aparatu na oznaczanie tlenu.

 

Zakresy oznaczalności zdefiniowane w wartości bezwzględnej oznaczanego pierwiastka:

C: 0,004 – 10 mg C
H: 0,002 – 2 mg H
N: 0,001 – 2 mg N
S: 0,005 – 1 mg S
O: 0,005 – 2 mg O

Piec rurowy jednostrefowy TYP: PR-90/1300 (Instytut Tele- i Radiotechniczny)
Piec rurowy jednostrefowy TYP: PR-90/1300 (Instytut Tele- i Radiotechniczny)

Jednostrefowy piec rurowy poziomy wyposażony jest w elektroniczny programator temperatury a także w rurę kwarcową z głowicami umożliwiającymi doprowadzanie i odprowadzanie gazów ochronnych. Przepływ gazów ochronnych sterowany jest za pomocą masowych przepływomierzy firmy Brooks. Piec poziomy rurowy jednostrefowy charakteryzuje się następującymi parametrami:

 

temperatura maksymalna pieca: 1250°C;
maksymalna temperatura pracy pieca przy zastosowaniu reaktora kwarcowego: 1150°C;
stabilność temperatury w punkcie: ≤1°C;
rura reakcyjna kwarcowa:  55 mm, L=ok.1200mm;
długość strefy jednorodnej temperatury ±10oC: L=250 mm;
układ gazowy:

  • rotametr Brooks N2 50 dcm3/h
  • rotametr Brooks CO2 30 dcm3/h
  • rotametr Brooks C2H2 20 dcm3/h

Kompaktowy piec łukowy TYP: MAM-1 (Edmund Bühler GmbH)
Kompaktowy piec łukowy TYP: MAM-1 (Edmund Bühler GmbH)

Piec łukowy przeznaczony do topienia próbek metalicznych w skali laboratoryjnej (próbka jednostkowa o masie ok. 10 g).

Temperatura wytopu wynosi do 3500°C. Wytop odbywa się w atmosferze gazu inertnego (argon) o ciśnieniu do 1.5 bara (abs.).

Pojemność komory popielnej: 1.1 dm3.

Piec wyposażony jest w demontowany tygiel miedziany chłodzony wodą, ruchomą elektrodę wolframową umożliwiającą łatwy wytop składników, manometr i zawory do ewakuacji i wlotu gazu do komory topielniczej, wbudowaną pompę próżniową oraz generator o mocy max 200 A.

Wysokoenergetyczny młyn kulowy TYP: SPEX 8000M (SPEX SamplePrep LLC)
Wysokoenergetyczny młyn kulowy TYP: SPEX 8000M (SPEX SamplePrep LLC)

Młyn SPEX SamplePrep 8000-series Mixer/Mills jest urządzeniem laboratoryjnym pozwalającymi na mielenie próbek o masie ok. 10 g.

Jest to młyn kulowy o wysokiej energii, w którym podczas mielenia odbywa się wibracyjny (1080 wibracji na minutę) ruch naczyń z mielonymi próbkami, kulki wykonują ruch w wielu płaszczyznach po torze w kształcie cyfry "8" z dużą częstotliwością.

Młyn umożliwia kontrolowanie czasu prowadzenia procesu wynoszącego od kilku do 10 000 minut (dzięki zastosowaniu specjalnych mechanizmów i łożysk samosmarujących), naczynia mielące z korpusem wykonanym z węglika wolframu oraz kule mielące z węglika wolframu, o średnicy 11.2 mm.

Wielokanałowe potencjostaty/ galwanostaty
Wielokanałowe potencjostaty/ galwanostaty

Urządzenia umożliwiające przeprowadzenie pomiarów elektrochemicznych układów badawczych w zakresie prądowym od 2µA do 12A przy napięciu max. 6V.
 

Hybrydowe źródło zasilania elektrycznego urządzeń wspomagających akcje ratownicze i ewakuację.

Projekt realizowany w ramach: NCBiR
Okres realizacji: 2013-2015
Projekt realizowany jest w Konsorcjum w składzie:

  • Akademia Marynarki Wojennej (Lider konsorcjum)
  • Impact Clean Technology
  • Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, CLAiO

Projekt dotyczy zaprojektowania oraz wytworzenia demonstratora hybrydowego źródła zasilania wspomagającego akcje ratownicze i ewakuację. Koncepcja źródła zasilania opiera się o mieszane systemy magazynujące oraz generujące bezemisyjnie energię eklektyczną. Moc urządzenia powinna osiągnąć poziom zgodny z założeniami przyjętymi w ramach prac panelu 173, NATO Research and Technology Organisation – 100W – 500W (urządzenia przenośne) i 500W – 2000W (urządzenia mobilne).

Kierownik projektu ze strony IMN Oddział w Poznaniu, CLAiO: mgr inż. P. Swoboda


Zaawansowane technologie wytwarzania materiałów funkcjonalnych do przewodzenia, przetwarzania, magazynowania energii.

Projekt realizowany w ramach: NCBiR
Okres realizacji: 2009-2014
Projekt realizowany jest w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka w latach 2007 - 2013.
Kierownik projektu: dr inż. M. Woch, Prof. IMN (IMN Gliwice)
Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii
Działanie 1.3. Wsparcie projektów B+R na rzecz przedsiębiorców realizowanych przez jednostki naukowe
Poddziałanie 1.3.1 Projekty rozwojowe

Projekt obejmuje zagadnienia badawcze, głównie o charakterze aplikacyjnym, licznej grupy materiałów metalicznych i kompozytowych, których wspólną cechą są ich zastosowania w obszarze energii. Jest to szeroki obszar gospodarczo – społeczny posiadający kluczowe znaczenie dla rozwoju współczesnej cywilizacji. Hasło „ ENERGIA” , w aspekcie nowych źródeł energii, przetwarzania form energii oraz jej oszczędzania, stanowi priorytet wielu programów światowych, w tym programów Ramowych Unii Europejskiej, a także Strategii Rozwoju Kraju.

Obszar 2: Zaawansowane technologie wytwarzania materiałów funkcjonalnych do przetwarzania i magazynowania energii. Obszar 2 obejmuje 6 zadań badawczych, w tym 4 zadania realizowane są przez Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw

Zadanie 1: Wieloskładnikowe stopy metali jako materiały anodowe dla wysokoenergetycznych ogniw Ni-MH.
Kierownik zadania: dr inż. Agnieszka Sierczyńska

Zadanie 2: Wytwarzanie warstwowych materiałów na bazie magnezu na podłożu niklu, stopów niklu lub żelaza do zastosowań w modelowej baterii rezerwowej oraz dobór i optymalizacja pozostałych elementów baterii.
Kierownik zadania: mgr inż. Sławomir Styczyński

Zadanie 3: Nowe materiały półprzewodnikowe o strukturze skuterudytu do zastosowań na elementy termoelektryczne oraz elektrody ogniw litowo-jonowych.
Kierownik zadania: dr Adriana Wrona, dr inż. Mariusz Walkowiak

Zadanie 6. Wyznaczanie charakterystyk fizykochemicznych wodorków metali jako materiałów do magazynowania wodoru dla ogniw paliwowych.
Kierownik zadania: dr inż. Agnieszka Sierczyńska

Więcej informacji


Zaawansowane materiały i technologie ich wytwarzania.

Projekt realizowany w ramach: MNiSW
Okres realizacji: 2010-2014
Projekt realizowany jest w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka w latach 2007 - 2013.
Kierownik projektu: Prof. dr inż. Z. Śmieszek (IMN Gliwice)
Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii
Działanie 1.1. Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy
Poddziałanie 1.1.2 Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych

Projekt realizowany jest w Konsorcjum w składzie:

  • Instytut Metali Nieżelaznych (Lider konsorcjum)
  • Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny
  • Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii
  • Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej
  • Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych
  • Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN
  • Instytut Odlewnictwa
  • Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych

Celem projektu jest wykorzystanie najnowszych osiągnięć współczesnej inżynierii materiałowej dla stworzenia bazy i zarazem oferty nowoczesnych rozwiązań materiałowych i technologicznych dla przemysłów działających w obszarze metali nieżelaznych. Obszar ten obejmuje ścisły przemysł metali nieżelaznych lecz także szereg związanych z nim nowoczesnych branż gospodarczych jak elektronika, fotonika, transport, energetyka i źródła energii. Opracowanie wspomnianej bazy i zarazem oferty nowoczesnych rozwiązań materiałowych i technologicznych stanowić będzie stymulator zmian społeczno - gospodarczych, ukierunkowanych na przyspieszony i zrównoważony rozwój gospodarczy kraju oraz na poprawę jakości życia społeczeństwa. Kierunki te stanowią zarazem istotę działań I priorytetu POIG "Badania i rozwój nowoczesnych technologii" oraz działań Krajowego Programu Badań Naukowych i Prac Rozwojowych, szczególnie w ramach priorytetu "Nowoczesne technologie dla gospodarki".

Obszar 6: Materiały dla fotoniki i źródeł energii. Obszar 6 obejmuje 6 zadań badawczych, w tym 3 zadania realizowane są przez Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu, CLAiO
Kierownik obszaru: dr inż. Maciej Kopczyk, prof. IMN

Zadanie 5: Nowe wieloskładnikowe materiały metaliczne i kompozytowe przeznaczone do zastosowań w napędach elektrycznych.
Kierownik zadania: dr inż. A. Sierczyńska, dr M. Staszewski

Zadanie 6: Kompozytowe materiały elektrodowe do asymetrycznych kondensatorów elektrochemicznych.
Kierownik zadania: dr inż. K. Lota

Zadanie 7: Nanostrukturalne, kompozytowe membrany przewodzące jako elektrolity stałe dla elektrochemicznych ogniw litowych i fotowoltaicznych.
Kierownik zadania: dr inż. M. Walkowiak

Więcej informacji


Synteza i właściwości elektrochemiczne kompozytów polipirol/nanostruktury węglowe.

Projekt realizowany w ramach: NCN
Okres realizacji: 2013-2016
Kierownik projektu: dr inż. K. Lota

Celem projektu jest wytworzenie nanostruktur węglowych metodą katalitycznego rozkładu z fazy gazowej, z wykorzystaniem związków żelaza jako katalizatorów. Zarówno wytworzone nanostruktury węglowe jak i komercyjne nanorurki zostaną użyte do otrzymania kompozytów z polipirolem. Skład kompozytów zostanie zoptymalizowany pod kątem wykorzystania materiałów jako elektrod kondensatora elektrochemicznego i osiągnięcia jak najwyższych wartości pojemności, energii czy mocy.


Interkalacja jonami litu jako metoda otrzymywania materiałów elektrodowych wysokoenergetycznych kondensatorów elektrochemicznych.

Projekt realizowany w ramach: NCN
Okres realizacji: 2014-2017
Kierownik projektu: dr inż. I. Acznik

Efektem projektu będzie otrzymanie materiałów elektrodowych, które pozwolą na uzyskanie wysokich wartości gęstości mocy kondensatora elektrochemicznego. Jako główną metodę otrzymywania wybrano proces interkalacji jonów litu w grafit. Dodatkowo w projekcie zaplanowano eksfoliację grafitu metodą chemiczną. Ze względu na zastosowanie elektrolitów organicznych (o rozszerzonym napięciu pracy) możliwe będzie uzyskanie również wysokiej wartości energii. Przeprowadzenie szeregu badań fizykochemicznych oraz elektrochemicznych ma na celu określenie najkorzystniejszych warunków wytwarzania nowych materiałów elektrodowych (tj. sposób eksfoliacji, parametry procesu) jak również określenie optymalnych parametrów pracy tychże materiałów w zakresie magazynowania i konwersji energii.


Nowe typy kompozytów metaliczno-węglowych do elektrochemicznego magazynowania wodoru.

Projekt realizowany w ramach: NCN
Okres realizacji: 2014-2017
Kierownik projektu: mgr inż. P. Swoboda

Celem projektu jest opracowanie i wytworzenie kompozytów węgiel/stop wodorochłonny oraz przebadania ich właściwości elektrochemicznych i fizycznych, pod kątem zastosowań jako nowoczesne materiały elektrodowe. Zmiany właściwości materiałów poprzez modyfikację zarówno składu materiału stopowego jak i kompozytu MH/C mogą pozwolić na osiąganie wyższych wartości energii właściwej z jednostki objętości.

dr inż.  Katarzyna Lota

tel.:+48 61 27 97 808       
mobile: +48 510 273 460
e-mail :  katarzyna.lota@claio.poznan.pl