Laboratory of Applied Electrochemistry
O Grupie
Laboratorium Elektrochemii Aplikacyjnej prowadzi badania nad projektowaniem oraz rozwojem baterii nowej generacji typu Li-air, Li-O2, Li-CO2, ze szczególnym uwzględnieniem technik in-situ/operando. Specjalizujemy się w elektrochemicznej syntezie nanostruktur 1D pod kątem zastosowania ich w bateriach nowej generacji.
Link do strony grupy: https://damiankowalskide.wixsite.com/group
Działalność badawcza
Jednym z ważniejszych obszarów naszych zainteresowań naukowych jest nowa generacja baterii (ogniw, akumulatorów) które mają zastąpić klasyczne ogniwa litowo-jonowe. Są to tzw. „air-batteries” np. Zn-air lub Li-O2, Na-O2 w badaniu których stosujemy techniki in-situ/operando do obserwacji procesów elektrodowych. Nowatorską koncepcją, rozwijaną w naszej grupie, jest bateria Na-CO2 lub Li-CO2, która redukuje dwutlenek węgla podczas pracy rozładowania ogniwa.
Grupa badawcza specjalizuje się w elektrochemicznej syntezie samoorganizujących się nanostruktur typu 1D na podłożach metali takich jak tytan, tantal, niob, cyrkon, oraz wolfram.
Przy odpowiednio dobranych warunkach syntezy możliwe jest utworzenie nanorurek TiO2, Nb2O5, ZrO2 oraz nanoporów WO3, ZrO2, Ta2O5. Ostatnie dokonania w tej dziedzinie pozwalają na tworzenie nanorurek na metalach takich jak żelazo, które dotychczas było uważane za niestabilne w procesach anodyzowania. Otrzymane nanostruktury modyfikujemy materiałami funkcjonalnymi poprzez:
i) wprowadzenie elementu stopowego,
lub
ii) w procesie osadzania z elektrolitów wodnych oraz cieczy jonowych.
Poszukujemy specyficznych właściwości otrzymanych materiałów funkcyjnych, takich jak zdolność do magazynowania energii, właściwości katalityczne oraz właściwości „self-healing”.
Prowadzimy badania naukowe o charakterze interdyscyplinarnym pokrywającym dziedziny chemii, fizyki oraz inżynierii chemicznej.
Realizowane projekty:
Projekty krajowe
• OPUS 28: „Zintegrowana konwersja CO2 z magazynowaniem energii w ogniwie galwanicznym”
• OPUS 20: „Alkaliczna bateria tlenowa”
• OPUS 11: „Nanostruktury metali szlachetnych oraz półprzewodników do katalizy, fotowoltaiki, oraz układów plazmonowych”
• OPUS 6: „Ogniwo polimerowe 1D o strukturze nanorurek – badania podstawowe drogi dyfuzji ekscytonu”
• PLGRID: grant obliczeniowy „Development of Electrocatalysts for Alkaline Air Batteries (Zn, Fe)”
Projekty międzynarodowe
• EIG CONCERT JAPAN: „Składowanie energii oraz konwersja CO2 w ogniwie Na-CO2” – koordynator projektu międzynarodowego
• NAWA wspólne projekty badawcze polsko-chińskie: „Badania kluczowych technologii do rozwoju ogniwa Zn-CO2.
Wyposażenie
• Komora czterorękawicowa (Glovebox) M-Braun Labstar wyposażona w programowalny automatyczny system oczyszczania atmosfery z regeneracją złóż do prowadzenia reakcji chemicznych oraz elektrochemicznych z substancjami wrażliwymi na wilgoć oraz powietrze. Osiągalna czystość atmosfery roboczej we wnętrzu komory < 1 ppm dla O2 oraz H2O w układzie dynamicznym zamkniętym. | Pok. 4.102,
• Spektroskop Ramana in-situ Thermo Scientific DXR3 z liniami wzbudzającymi 532 nm. Jednostka wyposażona jest w automatyczny stolik do mapowania powierzchni badanej próbki. Spektroskop jest sprzężony z potencjostatem/galwanostatem Biologic SP-50 oraz celką do pomiarów in-situ reakcji elektrochemicznych zachodzących na elektrodach np. baterii litowo-jonowych lub baterii tlenowych (air-battery). Możliwość pracy w atmosferze tlenu (baterie Li-O2), dwutlenku węgla (Li-CO2) lub argonu. | Pok. 4.102,
• Stacja robocza do cyklowania baterii Li-O2, 5V100mA, 8 kanałów. | Pok. 4.101a,
• Stacja robocza do cyklowania baterii Li-CO2, 5V50mA, 8 kanałów. | Pok. 4.102,
• Stacja robocza do cyklowania baterii litowo-jonowych, 5V100mA 8 kanałów | Pok. 4.101a,
• Stacje robocze do anodyzowania 60V lub 200V z kontrolą temperatury przy użyciu modułu Peltiera | Pok. 4.102,
• Zestaw do pomiarów fotochemicznych oraz fotobaterii (darkroom), potencjostat/galwanostat Biologic SP-300 z przystawką do pomiarów spektroskopii impedancyjnej (EIS). Stabilizacja temperatury w płaszczu celki lub modułem Peltiera. | Pok. 4.101a.
Oferta
• Badania in-situ/operando reakcji elektrodowych w atmosferze argonu przy wykorzystaniu spektroskopii Ramana,
• Testy elektrochemiczne baterii nowej generacji Na-O2, Li-O2 oraz Na-CO2, Li-CO2 oraz wariacje typu Zn-air, dostępność 28 kanałów,
• Projektowanie oraz synteza nanostruktur 1D w postaci nanorurek lub nanoporów w elektrolitach wodnych lub organicznych,
• Praca z substancjami wrażliwymi na wilgoć i powietrze w atmosferze gazu obojętnego (argonu) < 1 ppm dla O2 oraz H2O,
• Spektroskopia Ramana z liniami wzbudzającymi 532 nm,
• Pomiary i analizy elektrochemiczne w atmosferze gazu obojętnego.
O kierowniku
Dr Damian Kowalski ukończył studia doktoranckie na Hokkaido University w Japonii w roku 2007 pod kierunkiem prof. Toshiaki Ohtsuka.
W latach 2007-2009 odbył staż podoktorski w Laboratory of Interfacial Electrochemistry na Hokkaido University w grupie prof. Hiroki Habazaki.
W latach 2009-2014 był stypendystą na University of Erlangen-Nuremberg w Niemczech w grupie prof. Patrik Schmuki.
W latach 2014-2016 pracował na wydziale Fizyki na University of Reims Champagne-Ardenne we Francji.
Obecnie jest związany z Uniwersytetem Warszawskim. Laureat 4-letniego stypendium Marie Skłodowskiej-Curie (Erlangen, Niemcy), 2-letniego stypendium Global Center of Excellence (Sapporo, Japonia), uczestnik programu NEDO z udziałem badań na synchrotronie SPRING8, New Energy and Industrial Technology Development Organization (Japonia). Poza międzynarodowymi projektami, kierował projektami finansowanymi przez NCN OPUS 6, OPUS 11, OPUS 20 oraz OPUS 28.
Jest koordynatorem międzynarodowego projektu CONCERT JAPAN, współautorem 60 publikacji naukowych oraz trzech japońskich patentów.