Kontakty
Intranet
EN
Medzinárodné
| H2MobilHydride – Vývoj a spracovanie pokročilých metalhydridových kompozitných materiálov pre uskladnenie vodíka určených pre mobilné aplikácie | |
| Developoment and processing of advanced metal hydride composites with specific microstructure properties for mobile hydrogen storage applications | |
| Program: | ERANET |
| Zodpovedný riešiteľ: | RNDr. Nigutová Katarína, PhD. |
| Anotácia: | Inovačným cieľom tohto projektu je vyvinúť nový kovový hydridový kompozit, s vysokou kapacitou uskladneného vodíka, ktorá je blízka Mg zliatinám, ale s podstatne rýchlejšou kinetikou absorpcie a zlepšenou schopnosťou desorpcie vodíka z materiálu. Matricou kompozitu bude vysokoentropická zliatina (HEA) doplnená o prídavok druhej fázy MXénu, ktorá zlepší katalytické vlastnosti celkového kompozitu. Materiál bude pripravený vo forme prášku, ale aj v tvare tenkých pások a objemového materiálu. Projekt zlepší základné pochopenie mechanizmov riadiacich hydrogenáciu a vysokoteplotné správanie kompozitov na báze HEA a tiež poskytne funkčný model nového kompozitného materiálu na skladovanie vodíka, po ktorom bude nasledovať technológia jeho výroby. |
| Doba trvania: | 1.5.2023 – 30.4.2026 |
| EHSAL – Zvýšenie uskladňovacej schopnosti vodíka v ľahkých vysoko-entropických zliatinách (HEA) typu AlTiVCr prídavkom Ti3C2 Mxenu a veľkej plastickej deformácie | |
| Enhancement of Hydrogen Storage Properties of AlTiVCr Light Weight High Entropy Alloys (HEA) by Ti3C2 Mxene and Several Plastic Deformation | |
| Program: | European Interest Group (EIG) CONCERT-Japan |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Nedávno objavená zliatina AlTiVCr s vysokou entropiou (HEA) vykazuje približne 70-násobné zvýšenie rovnovážneho tlaku, pokles desorpčnej entalpie (ΔH) H2 o ~20 kJ/mol v porovnaní s referenčnou vzorkou TiVZrNbHf HEA s pomerom H/M > 2 s 2,7 % hmotn. vodíka pri 53 bar H2. Desorpčná entalpia AlTiVCr HEA ΔH je ~40 kJ/mol a pomer H/M ~1. Pretože zliatina AlTiVCr obsahuje prvky s nižšou mernou hmotnosťou v porovnaní so skôr študovanými HEA, sa predpokladá, že AlTiVCr môže byť potenciálnym hydridom ľahkého kovu pre budúce aplikácie na skladovanie vodíka, ak zlepšíme jej pomer H/M a kinetiku hydrogenácie/dehydrogenácie. Doposiaľ pridanie Mxénu (Ti3C2) ako katalyzátora a nanorezovanie vykazovali významný vplyv na kinetiku a hydrogenačnú kapacitu Mg hydridov kovov nezávisle. Preto sa v tejto štúdii zameriavame na vývoj ľahkého kovového hydridového kompozitu AlTiVCr HEA kombináciou troch konceptov HEA, Mxénov (Ti3C2 Mxene) a nanózovania vysokotlakovým torzom (HPT). Bude skúmaný vplyv Mxene a deformačných heterogenít a bude prispôsobený na dosiahnutie nižšieho ΔH, vyššieho pomeru H/M a rýchlejšej kinetiky. |
| Doba trvania: | 1.4.2022 – 31.3.2025 |
Národné
| PNMHCS – Výskum a vývoj prototypu nízkotlakovej čerpacej stanice pre zásobovanie metalhydridových zariadení zeleným vodíkom | |
| Research and development of a prototype of a low-pressure refuelling station for refuelling metal hydride equipment with green hydrogen | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | RNDr. Nigutová Katarína, PhD. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je výskum, vývoj a návrh prototypu nízkotlakovej čerpacej stanice určenej pre tankovanie mobilných technických zariadení uskladňujúcich vodík pri nízkom tlaku v metalhydridoch (MH). V projekte bude využitá existujúca infraštruktúra výroby vodíka aplikujúca obnoviteľný zdroj energie pri štiepení vody, pričom zelený vodík generovaný v procese elektrolýzy sa uskladní v stacionárnych zásobníkoch s absorpčným uskladnením. Strategickým cieľom projektu je prepojenie systému ostrovnej prevádzky výroby zeleného vodíka, inštalovanej v Centre vodíkových technológií Strojníckej fakulty, so systémom stacionárneho nízkotlakového uskladnenia vodíka v metalhydridoch, z ktorého je možné následne prostredníctvom novo vyvinutého prototypového tankovacieho stojanu efektívne dopĺňať palivo do mobilných MH zariadení. Významným míľnikom v projekte je výskum konštrukcie stacionárnych zásobníkov s vnútorným teplotným manažmentom. Vysoké opodstatnenie z pohľadu spoľahlivej prevádzky systému má vývoj teplotného manažmentu pre zvýšenie efektívnosti uskladnenia vodíka s prihliadnutím na celkové znižovanie energetických nárokov procesu absorpcie a následnej desorpcie vodíka. Výskum nových MH zliatin s rešpektovaním rovnovážnych tlakov pri vopred definovaných prevádzkových teplotách, je preto primárnym vstupným parametrom pre návrh systému teplotného manažmentu. Využitie MH zliatin pre zvyšovanie tlaku vodíka eliminuje riziká procesu stláčania v porovnaní s mechanickou kompresiou. Teplotný manažment bude ďalej vybavený aj systémom podchladzovania vodíka pre proces tankovania, čím sa overí možnosť skrátenia doby plnenia MH zásobníkov na strane spotrebiteľa. |
| Doba trvania: | 1.7.2022 – 30.6.2025 |
| Vývoj a výskum vysokoentropických zliatin určených na efektívne uskladnenie vodíka | |
| Research and development of highentropy alloys for efficient hydrogen storage | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je vývoj a výskum vysokoentropických zliatin, ktorých primárnou funkciou bude uskladnenievodíka. Komerčné využitie vodíka je podmienené efektívnym a bezpečným uskladnením. Jedným znajefektívnejších spôsobov uskladnenia vodíka je jeho chemické viazanie v mriežke zliatin formoumetalhydridov. Zliatina TiVZrNbHf, je schopná uskladniť až 210 kg.m-3 vodíka. Problémom tejto zliatiny je všakjej pomerne vysoká hustota 7,81 g/cm3, pre aplikácie v doprave. Očakávame vyššie hmotnostné skladovaciekapacity u vysokoentropických zliatin (HEA), ktoré budú pozostávať z ľahších prvkov. V projekte navrhneme,pripravíme a plne charakterizujeme sériu nových HEA s nízkou hustotou < 7 g/cm3. Materiály, ktoré splniapodmienky absorpčnej schopnosti (>2 hm% a >220 kg H2/m3), nízkej teploty desorpcie <140°C a vysokejcyklickej absorpčno/desorpčnej stability (>1000 cyklov pri poklese kapacity o menej ako 10%). V projektezúročíme naše dlhoročné znalosti a odbornosť v oblasti návrhu, prípravy a charakterizácie HEA. |
| Doba trvania: | 1.1.2022 – 31.12.2024 |
| NOVEMBER – Vývoj nových 3D materiálov pre post Li-iónové batérie s vysokou energetickou hustotou | |
| Development of novel 3D materials for post lithium ion batteries with high energy density | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Ballóková Beáta, PhD. |
| Anotácia: | Celkovým cieľom projektu NOVEMBER je príprava a charakterizácia nových kompozitných materiálov so samo – liečiacimi funkciami, ktoré budú finálne integrované do malého prototypu. Tieto nové materiály budú bezpečnejšie a stabilnejšie vďaka kompozitnej 3-D štruktúre, čo zlepší ich výkon a predĺži životnosť. Špeciálny dôraz sa bude klásť na in-operando elektrochemické pomocou impedančnej spektroskopie a štruktúrne merania. Validácia nových materiálov sa uskutoční v malých laboratórnych prototypoch. Tieto malé prototypy sú dôležité na preukázanie možnosti využitia nových materiálov priamo vo výrobe. Na dosiahnutie tohto cieľa sme v rámci projektu NOVEMBER definovali 3. čiastkové ciele: 1. Vývoj nových materiálov na báze vysokoentropických oxidov a síry so samo-liečiacimi funkciami. 2. Vývoj nových fyzikálno-chemických in-situ techník a riešení na monitorovanie mechanizmov starnutia a degradácie. 3. Validácia a využitie vyvinutých materiálov v malých prototypoch. Tento projekt kombinuje poznatky z oblasti materiálového výskumu s in-situ prispôsobiteľnými meraniami s cieľom získať nové materiály a pochopiť procesy degradácie v post Li-iónových batériách s vysokou energetickou hustotou. |
| Doba trvania: | 1.7.2021 – 31.12.2024 |
| HydroHEA – Výskum a vývoj nových vysokoentropických zliatin určených na efektívne uskladnenie vodíka v energetických aplikáciách | |
| Research and development of new high – entropy alloys for efficient hydrogen storage in energy applications | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom predkladaného projektu je vývoj a výskum metalhydridových materiálov najnovšej generácie – tzv.vysokoentropických zliatin, ktoré spomedzi všetkých doteraz používaných materiálov vykazujú najvyššie objemovéuskladnenie vodíka. Tieto materiály hodláme využiť v metalhydridových zásobníkoch vodíkových kompresorov,ktoré na Slovensku vyvíja spoluriešiteľ projektu SjF TUKE.Európska komisia v júni 2020 predložila vodíkovú stratégiu únie, v ktorej sa uvádza, že vodík a vodíkovéhospodárstvo patrí medzi rozhodujúce technológie budúcnosti priemyslu v EÚ.Predkladaný projekt smeruje k naplneniu cieľa efektívneho a bezpečného uskladnenia vodíka. Z doterajších štúdiívyplýva, že najvyššiu objemovú uskladňovaciu kapacitu vodíka 150 kg/m3, spomedzi všetkých konvenčných zliatin,dosahuje metalhydrid Mg2FeH6. V roku 2016 však Sahlberg a kol. v štúdii nazvanej "Superior hydrogen storage inhigh entropy alloys" potvrdili, že vysokoentropická zliatina TiVZrNbHf dokáže vo svojej štruktúre uskladniťneuveriteľných "superior" 210 kg/m3 vodíka s pomerom vodíkových atómov ku kovovým (H/M) 2,5. Problémomtejto zliatiny je však jej pomerne vysoká hustota 7,81 g/cm3, ktorá je príliš vysoká pre aplikácie v doprave. Vprojekte navrhneme, pripravíme a plne charakterizujeme sériu úplne nových vysokoentropických materiálov snízkou hustotou < 7 g/cm3. Materiály, ktoré splnia podmienky absorpčnej schopnosti ( > 2 hm% a > 220 kgH2/m3), nízkej teploty desorpcie (< 140C) a vysokej cyklickej absorpčno / desorpčnej stability (> 1000 cyklov pripoklese kapacity o menej ako 10%) budeme patentovo chrániť. Tieto zliatiny budú taktiež testované vkonštrukčnom celku vodíkového kompresora, čo nepochybne prispeje k ďalšiemu zhodnoteniu výstupov tohtoprojektu. V projekte zúročíme naše dlhoročné znalosti a odbornosť v oblasti návrhu, prípravy a charakterizácievysokoentropických zliatin. |
| Doba trvania: | 1.7.2021 – 30.6.2024 |
| BiAll-2 – Vývoj nových bioresorbovateľných zliatin pre vnútrotelové implantáty | |
| Development of new bioresorbable alloys for intracorporeal implants | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Molčanová Zuzana, PhD. |
| Anotácia: | Riešiteľský kolektív si stanovil za cieľ vyvinúť úplne nové bioresobovateľné zliatiny Ca -Mg-Zn-NN a Ca-Mg-Sr-NN(kde NN sú prvky stabilizujúce a spevňujúce tuhý roztok) s cielenou rýchlosťou biodegradácie, ktoré budú prednostne určené na výrobu vnútrotelových kostných implantátov. Vývoju týchto zliatinových systémov sariešiteľský kolektív s úspechom venuje už od roku 2014. Prirodzeným pokračovaním výskumných aktivít jezobrazenie experimentálnych výstupov do medicínskej praxe. To si však vyžaduje rozsiahlu investíciu výskumnýchmožností do zvýšenia plastickej deformovateľnosti zliatin, pri súčasnom zachovaní ich excelentnej pevnost i apomalej rýchlosti rozpúšťania. Vzhľadom k tomu, že hojenie traumatických poranení vyžaduje rôzne dobymechanickej opory implantátu, je veľkou ambíciou projektu pripraviť zliatiny s riadenou dobou rozpúšťania. Ďalšou výskumnou úlohou s veľkým potenciálom úspechu je zvládnutie 3D tlače presne definovaných vnútrotelových implantátov z navrhovaných zliatin, s ktorou má časť riešiteľského kolektívu bohaté skúsenosti. Jedným z posledných krokov riešenia projektu budú in-vivo testy rozpúšťania implantátov v kostných tkanivách zvierat a priebežné sledovanie rýchlosti ich degradácie. Pre splnenie cieľov budú využité najmodernejšie experimentálne techniky, ako sú vysoko rozlišovacia transmisná elektrónová mikroskopia alebo náročné experimenty využívajúce synchtrónové a neutrónové difrakčné techniky, na štúdium atomárnej štruktúry a mikroštruktúry materiálov. Na výrobu finálnych implantátov bude použitá moderná technika selektívneho laserového spekania a/alebo pretavovania. Získané výstupy projektového výskumu budú odoberané zazmluvnenou firmou Biomedical Engineering s.r.o. a uvedené do klinickej praxe. |
| Doba trvania: | 1.7.2021 – 30.6.2024 |
| Vývoj nových biodegradovateľných kovových zliatin určených pre medicínske aplikácie | |
| Development of new biodegradable metal alloys for medical applications | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt si určuje za cieľ pripraviť a skúmať ultraľahké amorfné zliatiny (kovové sklá), ktoré budú vyrobené výlučne iba z bioabsorbovateľných prvkov (Ca, Mg, Zn, Sr, Si, Zr, Li), teda prvkov, ktoré sa v ľudskom organizme nachádzajú a voči ktorým ma telo prirodzenú biokompatibilitu. Využitie týchto materiálov je smerované do oblasti medicíny – na prípravu vnútrotelových implantátov s cieleným rozpúšťaním sa v tele pacienta. Pri riešení projektu vyrobíme a charakterizujeme sériu úplne nových, dosiaľ neprebádaných zliatin, u ktorých popíšeme vnútornú atómovú štruktúru, teplotnú stabilitu a charakterizujeme aj ich funkčné charakteristiky: mechanické vlastnosti, elektrickú vodivosť, koróznu odolnosť v prostredí roztokov blízkym telovým tekutinám, ako aj cytotoxitu osteoblastických buniek na povrchu týchto zliatin. Pri hodnotení nových zliatin využijeme naše znalosti v oblasti detailného štúdia atómových štruktúr materiálov s vysokou mierou vnútornej neusporiadanosti. |
| Doba trvania: | 1.1.2019 – 31.12.2021 |
| BiAll – Vývoj nových biodegradovateľných kovových zliatin určených pre medicínske a protetické aplikácie | |
| Development of new biodegradable metal alloys for medical and prosthetic applications | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt si určuje za cieľ pripraviť a skúmať ultraľahké amorfné zliatiny (kovové sklá), ktoré budú vyrobené výlučne iba z bioabsorbovateľných prvkov (Ca, Mg, Zn, Sr, Si, Zr, Li), teda prvkov, ktoré sa v ľudskom organizme nachádzajú a voči ktorým ma telo prirodzenú biokompatibilitu. Využitie týchto materiálov je smerované do oblasti medicíny – na prípravu vnútrotelových implantátov s cieleným rozpúšťaním sa v tele pacienta. Kovové sklá na báze bioabsorbovateľných prvkov sú zaujímavé unikátnou kombináciou nízkej mernej hmotnosti (len ~58 % Al a 90 % Mg), modulmi pružnosti a tvrdosťami blízkymi hodnotám ľudských kostí a s pevnosťami nad 300 MPa. Pri riešení projektu vyrobíme a charakterizujeme sériu úplne nových, dosiaľ neprebádaných zliatin, u ktorých popíšeme vnútornú atómovú štruktúru, teplotnú stabilitu a charakterizujeme aj ich funkčné charakteristiky: mechanické vlastnosti, elektrickú vodivosť, koróznu odolnosť v prostredí roztokov blízkym telovým tekutinám, ako aj cytotoxitu osteoblastických buniek na povrchu týchto zliatin. Pri hodnotení nových zliatin využijeme naše znalosti v oblasti detailného štúdia atómových štruktúr materiálov s vysokou mierou vnútornej neusporiadanosti, výskumu, ktorý patrí medzi najkomplikovanejšie typy experimentálno-teoretického výskumu v oblasti materiálového výskumu a fyziky tuhých látok. Máme ambíciu realizovať aj veľmi náročné experimenty využívajúce XFEL rtg. laser na štúdium dynamiky tuholátkových systémov femtosekundovým vzorkovaním metódou rtg. fotokorelačnej spektroskopie XPCS. Ciele projektu sú ambiciózne, ale reálne a pri ich napĺňaní sa využijú tie najpokročilejšie metódy využívané v materiálovom výskume. Zárukou ich splnenia sú však predchádzajúce skúsenosti riešiteľského kolektívu, potvrdené viac ako 70 vedeckými prácami publikovanými vo vedeckých časopisoch ako Nature Physics, Physical Review Letters, Applied Physics Letters a pod. |
| Doba trvania: | 1.8.2018 – 30.6.2021 |