Nr. 666/2014
Projekta koordinators: Dr.phys. Jānis Kleperis
Projekts veidots kā vairāku zinātnes nozaru un apakšnozaru sinerģija – Fizika, Ķīmija, Materiālzinātne, Bioloģija. Projekta konsorciju veido piecas zinātniskas institūcijas: LU Cietvielu fizikas institūts, Latvijas valsts Koksnes ķīmijas institūts, LU Bioloģijas fakultāte, LU Ķīmijas fakultāte un RTU Neorganiskās ķīmijas institūts. Projekta mērķis ir, izmantojot specifiskas struktūras oglekļa un litija/ūdeņraža interkalātu kompozītmateriālus, iegūt plānus slāņus elektrodiem litija baterijās un hibrīd-baterijās, kā arī mikroorganismu degšūnās enerģijas uzkrāšanai un pārveidošanai. Projekta uzdevumi saistīti ar kontrolējama poru apjoma un izmēru oglekļa materiālu sintēzi no Latvijas koksnes, lai veidotu kompozītus ar litija interkalāta materiālu katodam (LiFePO4) un anodam litija baterijai un superkondensatora-Li baterijas hibrīdam, kā arī lai veidotu kompozītus ar ūdeņraža interkalātu materiāliem (hidrīdus veidojoši metāli, daži pārejas metālu oksīdi) elektrodiem mikroorganismu degšūnai; ar tehnoloģisko režīmu izstrādi un savienojumu sastāvu izpēti. Paralēli tiks sintezēts un pētīts materiāls litija cietajam elektrolītam un litiju saturoši jonu šķidrumi, mikroorganismi ūdeņraža izdalīšanai fermentācijas procesos. Pētījumos tiek analizētas iegūto materiālu fizikālķīmiskās īpašības, struktūra, porainība un izstrādāta metodika plāno slāņo iegūšanai, izmantojot līdzstrāvas un maiņstrāvas plazmas magnetrona, impulsa lāzera izputināšanas metodes, kā arī pētītas iegūto pārklājumu elektriskās, optiskās, elektroķīmiskās īpašības, impedance; veidoti fermentācijas reaktori mikroorganismu un degšūnas elektrodu savietojamības un efektivitātes pētniecībai. Projekta galarezultātā tiks veidotas plāno slāņu sistēmas un pētītas plāno slāņu bateriju, superkondensatoru un mikroorganismu degšūnu darbības raksturlīknes, analizēti parametri un veidotas to kombinācijas un demonstrācijas prototipi praktiskiem enerģijas uzkrāšanas un pārveidošanas pielietojumiem. Projekta pētnieciskais darbs ietver jaunu materiālu radīšanu un mikroorganismu atlasi un modificēšanu, izmantojot Latvijā pieejamos resursus – koksni, dūņas vietējās ūdenskrātuvēs un notekūdeņu baseinos, kā arī organiskos ražošanas atkritumus, mikroorganismus no LU Latvijas Mikroorganismu kultūru kolekcijas. Projekta rezultātā tiks iegūtas jaunas zināšanas par oglekļa materiāliem ar nepieciešamām īpašībām un kompozītiem plānslāņu elektrodu iegūšanai litija baterijām, hibrīd-baterijām, mikroorganismu degšūnas elektrodiem, kā arī litija elektrolītu, ūdeņradi ražojošo mikroorganismu kultūrām.