ELEKTROLIZER MEMBRANOWY JAKO ELEMENT DOMOWEGO SYSTEMU ENERGII ODNAWIALNEJ - ANALIZA PARAMETRÓW PRACY
THE MEMBRANE ELECTROLYZER AS A COMPONENT OF A HOME RENEWABLE ENERGY SYSTEM - ANALYSIS OF OPERATING PARAMETERS
Monika Tkaczuk, Dorota Wałęcka - Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Politechnika Wrocławska
Szkodliwe zmiany klimatu w połączniu z rosnącym zapotrzebowaniem na energię stanowią poważne wyzwanie dla ludzkości. Odnawialne źródła energii odegrają istotną rolę w zapobieganiu katastrofie klimatycznej. Pomimo licznych zalet, jednym z problemów związanych z odnawialnymi źródłami energii jest ich zależność od warunków pogodowych, co wymusza konieczność magazynowania energii. Jednym z rozwiązań w tym zakresie jest wytwarzanie wodoru. Elektronizer membranowy stanowi przykład nowoczesnych technologii energetycznych istotnych z punku widzenia transformacji energetycznej oraz zmian w sektorze górnictwa i energetyki.
Przeprowadzono badania procesu elektrolizy wody w 1-celkowym elektrolizerze PEM o powierzchni aktywnej membrany 25 c m 2 przy różnym natężeniu prądu w celu wytworzenia 50 ml wodoru. Zmierzono podstawowe parametry procesowe (czas, temperaturę, pH i przewodność wody), aby określić wydajność procesu i zmiany zachodzące w wodzie. Następnie, za pomocą chromatografii jonowej, zidentyfikowano przyczynę obserwowanej zmiany przewodności wody.
Harmful climate change combined with growing energy demand poses a serious challenge for humanity. Renewable energy sources will play a crucial role in preventing climate catastrophe. Despite numerous advantages, one of the problems associated with renewable energy sources is their dependence on weather conditions, which necessitates energy storage. One solution in this regard is the use of hydrogen. The membrane electrolyzer is an example of modern energy technologies
relevant to the energy transition and changes in the mining and energy sectors.
Research was conducted on the water electrolysis process in a 1-cell PEM electrolyzer with an active membrane area of 25 cm² at different current densities to produce 50 ml of hydrogen. Basic process parameters (time, temperature, pH and water conductivity) were measured to determine process efficiency and changes occurring in the water. Subsequently, using ion chromatography, the cause of the observed change in water conductivity was identified.
MODYFIKACJA SORPCYJNA WYSŁODZIN BROWARNIANYCH METODĄ PLAZMY WYSOKOCZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ
SURFACE MODIFICATION OF BREWER’S SPENT GRAIN VIA HIGH-FREQUENCY PLASMA FOR ENHANCED SORPTION PERFORMANCE
Krystian Krochmalny, Dominika Parafianowicz - Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Politechnika Wrocławska
Mateusz Jackowski – Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska
Celem pracy była ocena wpływu aktywacji za pomocą plazmy wysokoczęstotliwościowej na strukturę chemiczną i właściwości sorpcyjne biowęgla otrzymanego z wysłodzin browarnianych (BSG). Próbki poddano najpierw pirolizie w temperaturze 540°C przez 30 minut w atmosferze azotowej, a następnie aktywacji plazmowej (HFPT – High Frequency Plasma Treatment) przez 1 i 5 minut. Analiza widm FTIR wykazała znaczne zmiany strukturalne materiału – zanik pasm charakterystycznych dla ligniny, celulozy i hemicelulozy wskazuje na postępującą dekarboksylację i aromatyzację biocharu. W próbkach po 5 minutach aktywacji nie zaobserwowano żadnych wyraźnych pików, co potwierdza wysokie przetworzenie lignocelulozowej struktury. Właściwości sorpcyjne oceniono na podstawie dopasowania danych do modeli izoterm Langmuira i Freundlicha. Uzyskane rezultaty wykazały, że biochar po 1 minucie aktywacji charakteryzuje się większą heterogenicznością powierzchni, natomiast materiał po 5 minutach aktywacji wykazuje wyraźnie wyższą stałą Langmuira (KL = 52,8), co wskazuje na silniejsze powinowactwo sorbatu. Otrzymane wyniki potwierdzają, że aktywacja plazmowa CO₂ stanowi skuteczną metodę modyfikacji biocharu pod kątem zastosowań sorpcyjnych.
The aim of this study was to evaluate the effect of carbon dioxide plasma activation on the chemical structure and sorption properties of biochar derived from brewer’s spent grain (BSG). Samples were first subjected to pyrolysis at 540°C for 30 minutes under a nitrogen atmosphere, followed by high-frequency plasma treatment (HFPT) for 1 and 5 minutes. FTIR analysis revealed significant structural changes in the material – the disappearance of bands characteristic of lignin, cellulose, and hemicellulose indicated progressive decarboxylation and aromatization of the biochar. After 5 minutes of plasma exposure, no distinct peaks were observed, confirming the advanced transformation of the lignocellulosic structure. Sorption properties were evaluated by fitting the experimental data to Langmuir and Freundlich isotherm models. The results showed that the 1-minute activated biochar exhibited a more heterogeneous surface, while the 5-minute activated sample displayed a notably higher Langmuir constant (KL = 52,8), indicating stronger sorbate affinity. These findings confirm that CO₂ plasma activation is an effective method for tailoring biochar properties for adsorption applications.
BADANIE WRAŻLIWOŚCI SYSTEMU DIAGBELT+ NA ZMIANĘ PARAMETRÓW POMIARU
SENSITIVITY ANALYSIS OF THE DIAGBELT+ SYSTEM TO CHANGES IN MEASUREMENT PARAMETERS
Konrad Ciesielski, Ryszard Błażej - Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Politechnika Wrocławska
W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących wpływu trzech kluczowych parametrów pomiarowych systemu DiagBelt+ – odległości głowicy od taśmy, prędkości przenośnika oraz progu czułości – na jakość sygnałów diagnostycznych rejestrowanych w czasie detekcji uszkodzeń taśm przenośnikowych z rdzeniem stalowym. Analiza przeprowadzona została na stanowisku laboratoryjnym, z wykorzystaniem specjalnie przygotowanej taśmy testowej zawierającej modelowe uszkodzenia. Wyniki wykazały istotny wpływ parametrów pomiarowych na rozdzielczość i czytelność sygnału, a optymalne ustawienia głowicy, prędkości oraz progu czułości zostały zidentyfikowane. Dodatkowo przedstawiono analizę korelacji Pearsona pomiędzy zmiennymi pomiarowymi a parametrami sygnału, wskazując na istotne związki wpływające na skuteczność diagnostyczną systemu.
The article presents the results of laboratory tests concerning the influence of three key measurement parameters of the DiagBelt+ system – the distance of the head from the belt, the conveyor speed, and the sensitivity threshold – on the quality of diagnostic signals recorded during the detection of damage to steel-cord conveyor belts. The analysis was conducted on a laboratory test stand using a specially prepared test belt containing model damage. The results showed a significant impact of the measurement parameters on the resolution and clarity of the signal, and the optimal settings of the head, speed, and sensitivity threshold were identified. Additionally, a Pearson correlation analysis between the measurement variables and signal parameters was presented, indicating significant relationships affecting the diagnostic effectiveness of the system.
ANALIZA ZMIAN POWIERZCHNI JEZIORA ARALSKIEGO W LATACH 1989-2023 NA PODSTAWIE SZEREGÓW CZASOWYCH WYBRANYCH WSKAŹNIKÓW SPEKTRALNYCH
ANALYSIS OF CHANGES IN THE AREA OF THE ARAL SEA IN THE YEARS 1989-2023 BASED ON TIME SERIES OF SELECTED SPECTRAL INDICES
Kinga Kałuża - Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Politechnika Wrocławska
Zmiany klimatyczne oraz działalność antropogeniczna negatywnie wpływają na wody powierzchniowe, często prowadząc do zmniejszania się powierzchni zbiorników wodnych. Jednym z najbardziej znanych przykładów tego zjawiska jest Jezioro Aralskie, które do lat 60-tych XX w. było czwartym co do wielkości jeziorem na świecie. Od tamtego czasu, w wyniku intensywnego wykorzystywania wód zasilających jezioro, jego powierzchnia zaczęła się systematycznie zmniejszać. Obecnie, do monitorowania zmian powierzchniowych jezior stosuje się technologię teledetekcji satelitarnej. Skutecznym narzędziem analizy są hydrologiczne wskaźniki spektralne, opracowane na podstawie wielospektralnych zobrazowań satelitarnych.
Celem niniejszego artykułu była długookresowa analiza zmian powierzchni południowej części Jeziora Aralskiego, określona na podstawie szeregów czasowych wybranych wskaźników spektralnych. W analizie wykorzystano trzy następujące hydrologiczne indeksy spektralne: Normalized Difference Water Index (NDWI), Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI), Automated Water Extraction Index (AWEI). Pozyskane zobrazowania satelitarne misji Landsat umożliwiły również przeprowadzenie fotointerpretacji. Analiza uzyskanych wyników pozwoliła ocenić skalę i zakres zmian powierzchni jeziora, a także określić ich dynamikę. Ponadto, wskazano wskaźnik, który najdokładniej odzwierciedlił zmiany linii brzegowej zbiornika Aralskiego.
Climate change and anthropogenic activity negatively affect surface waters, often leading to a reduction in the area of water bodies. One of the most well-known examples of this phenomenon is the Aral Sea, which until the 1960s was the
fourth largest lake in the world. Since then, as a result of the intensive use of water feeding the lake, its surface area has been systematically decreasing. Currently, satellite remote sensing technology is used to monitor surface changes in lakes. An
effective analytical tool is hydrological spectral indices, developed based on multispectral satellite imagery.
The aim of this article was to conduct a long-term analysis of changes in the surface area of the southern part of the Aral Sea, based on time series of selected spectral indices. The analysis utilized the following three hydrological spectral indices:
Normalized Difference Water Index (NDWI), Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI), and Automated Water Extraction Index (AWEI). Satellite imagery from the Landsat mission also enabled photointerpretation. The analysis of the obtained results allowed for the assessment of the scale and extent of changes in the lake’s surface area, as well as the determination of their dynamics. Additionally, the study identified the index that most accurately reflected changes in the shoreline of the Aral Sea reservoir.
BADANIA FRAKCJI TRUDNO-ZBYWALNEJ Z BIEŻĄCEJ PRODUKCJI W KOPALNI GNEJSU DOBOSZOWICE, POD KĄTEM POTENCJAŁU NA WYTWORZENIE PRODUKTU SKALENIOWO-KWARCOWEGO DLA BRANŻY CERAMIKI BUDOWLANEJ
STUDIES ON THE LOW-DEMAND FRACTION FROM THE CURRENT PRODUCTION AT THE DOBOSZOWICE GNEISS MINE, IN TERMS OF ITS POTENTIAL FOR PRODUCING FELDSPAR-QUARTZ PRODUCT FOR THE BUILDING CERAMICS INDUSTRY
Natasza Markiewicz, Michał Maciak - Wydział Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Wrocławski
Makary Musiałek - „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław
W artykule przedstawiono wyniki badań nad możliwością zagospodarowania frakcji trudno-zbywalnej, drobnoziarnistego gnejsu w kopalni Doboszowice. Celem głównym była ocena przydatności tego materiału do uzyskania koncentratu skaleniowokwarcowego, który miałby spełniać wymagania przemysłu ceramicznego. Analizy petrograficzne i chemiczne wykazały istotny udział biotytu oraz innych minerałów żelazonośnych, podwyższających zawartość Fe2 O3 powyżej dopuszczalnych wartości (<0,5%). W badaniach porównano dwa warianty przygotowania próbek (bez kruszenia oraz z dodatkowym kruszeniem frakcji >2mm) oraz przeprowadzono testy separacji magnetycznej na sucho w centrum testowym firmy STEINERT. Wyniki wskazały, że dodatkowe kruszenie sprzyjało lepszemu uwolnieniu minerałów zrostowych i korzystniejszemu rozdziałowi frakcji, jednak zawartość Fe2O3 w koncentratach nadal przekraczała wartości graniczne. Na tej podstawie stwierdzono, że konieczne są próby zastosowania separacji magnetycznej wysokogradientowej na mokro (WHIMS), która – zgodnie z danymi literaturowymi – pozwala skuteczniej usuwać drobno rozproszony biotyt i tlenki żelaza.
The article presents the results of research on the possibility of managing fine-grained, low-demand fractions of gneiss from the Doboszowice quarry. The main objective was to assess the suitability of this material for obtaining a feldspar–quartz concentrate that meets the requirements of the ceramic industry. Petrographic and chemical analyses revealed a significant presence of biotite and other iron-bearing minerals, which increase the Fe2O3 content above the permissible values (<0.5%). The study compared two sample preparation variants (without crushing and with additional crushing of the >2 mm fraction) and included dry magnetic separation tests carried out at STEINERT’S test center. The results indicated that additional crushing improved the liberation of intergrowth minerals and led to a more favorable separation of fractions; however, the Fe2O3 content in the concentrates still exceeded the threshold values. Based on this, it was concluded that high-gradient wet magnetic separation (WHIMS) tests are necessary, as it has been shown in the literature to more effectively remove finely disseminated biotite and iron oxides.
ANALIZA TEMPERATURY POWIERZCHNI TERENU MIASTA CHONGQING ORAZ JEJ KORELACJI Z WYBRANYMI FORMAMI POKRYCIA TERENU NA PODSTAWIE ZOBRAZOWAŃ PROGRAMU LANDSAT
ANALYSIS OF THE SURFACE TEMPERATURE OF THE CHONGQING CITY AND ITS CORRELATION WITH SELECTED LAND COVER FORMS BASED ON LANDSAT IMAGERY
Julia Kajetańczyk - Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Politechnika Wrocławska
Rozwój obszarów miejskich wprowadza istotne zmiany w mikroklimacie miast, w tym w temperaturze powierzchni terenu, prowadząc do zjawiska miejskiej wyspy ciepła (ang. Urban Heat Island, UHI), które negatywnie oddziałuje na jakość życia mieszkańców. Celem artykułu była analiza zmian temperatury powierzchni terenu w Chongqing w okresie 30 lat (1990-2020) oraz zbadanie zależności między otrzymanymi wynikami a formami pokrycia terenu, takimi jak roślinność i zabudowa. Do analizy wykorzystano ogólnodostępne zobrazowania programu Landsat, na podstawie których obliczono temperaturę radiacyjną, współczynnik emisyjności, wskaźniki spektralne (Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Normalized Difference Built-up Index (NDBI), Urban Thermal Field Variance Index (UTFVI)) oraz temperaturę powierzchni terenu. Wyniki wskazują na silną korelację między formą pokrycia terenu a temperaturą powierzchni (ang. Land Surface Temperature, LST), gdzie obszary zabudowane i odsłonięte gleby przyjmują najwyższe jej wartości, podczas gdy roślinność znacząco łagodzi efekt cieplny. Ponadto wskaźnik UTFVI wykazał, że tereny o najwyższych wartościach LST doświadczają ekstremalnego dyskomfortu cieplnego. Wnioski sugerują, że struktura pokrycia terenu ma kluczowe znaczenie w kształtowaniu mikroklimatu, a działania mające na celu zwiększenie powierzchni terenów zielonych mogą przyczynić się do obniżenia LST oraz poprawy komfortu cieplnego mieszkańców.
The development of urban areas introduces significant changes to the microclimate of cities, including land surface temperature, leading to the phenomenon of the urban heat island (UHI), which negatively affects residents’ quality of life and health. The aim of the article was to analyze changes in land surface temperature (LST) in Chongqing over a 30-year period (1990-2020) and to examine the relationship between the obtained results and land cover types such as vegetation and built-up areas. The analysis used publicly available Landsat imagery, from which radiative temperature, emissivity, spectral indices (Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Normalized Difference Built-up Index (NDBI), Urban Thermal Field Variance Index (UTFVI)) and land surface temperature were calculated. The results indicate a strong correlation between land cover type and LST, with built-up areas and bare soils showing the highest temperatures, while vegetation significantly mitigates the heat effect. Additionally the UTFVI index showed that areas with the highest LST values experience extreme thermal discomfort. The findings suggest that land cover structure plays a crucial role in shaping the urban microclimate and actions aimed at increasing green space coverage can contribute to lowering LST and improving thermal comfort for residents.
GEODEZYJNY MONITORING DEFORMACJI POWIERZCHNI TERENU NA OBSZARZE GZW
GEODETIC MONITORING OF GROUND SURFACE DEFORMATION IN THE GZW AREA
Hanna Romanik - Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Górnośląskie Zagłębie Węglowe (GZW) to jeden z najważniejszych obszarów górniczych w Europie, dysponujący zasobami węgla kamiennego, które według Państwowego Instytutu Geologicznego mogą pokryć nawet 80% krajowego zapotrzebowania na ten surowiec. Intensywna eksploatacja prowadzona głównie pod ziemią skutkuje jednak powstawaniem deformacji powierzchni terenu, co rodzi potrzebę systematycznego monitorowania tych zjawisk. Zadanie to realizuje geodezyjny monitoring deformacji, polegający na cyklicznym wykonywaniu pomiarów tych samych punktów w terenie i porównywaniu wyników z wartościami odniesienia. Obserwacje tego typu są kluczowe z punktu widzenia ochrony infrastruktury technicznej, zabytków oraz nieruchomości położonych na obszarach górniczych i pogórniczych.
W ramach zadania 7 projektu EPOS-PL+ prowadzono monitoring deformacji w rejonie Kopalni Węgla Kamiennego Marcel. W latach 2021–2023 wykonano pięć kampanii pomiarowych obejmujących sieć punktów reprezentujących powierzchnię terenu.
Prace terenowe realizowane były przez Studenckie Koło Naukowe Geodetów Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu z wykorzystaniem klasycznych technik pomiarowych: niwelacji geometrycznej, tachimetrii oraz GNSS/RTN. Dzięki temu
uzyskano współrzędne prostokątne płaskie z dokładnością <0,03 m oraz wysokości punktów z błędem <0,01 m, co pozwoliło na precyzyjną analizę przemieszczeń, z których najistotniejsze były pionowe osiadania.
Analiza wyników umożliwiła wskazanie obszarów największych deformacji, a następnie opracowanie profili niwelacyjnych obrazujących tempo i kierunek zmian w kolejnych kampaniach pomiarowych. Tego typu dane, przekazywane do działu
mierniczego kopalni, stanowią cenne narzędzie wspierające procesy decyzyjne, m.in. dotyczące ewentualnego ograniczenia lubprzerwania eksploatacji w celu minimalizacji zagrożeń dla powierzchniowych obiektów i infrastruktury.
The Upper Silesian Coal Basin (GZW) is one of the most important mining areas in Europe, with hard coal resources that, according to the Polish Geological Institute, could cover up to 80% of the country’s demand for this raw material. However, intensive underground mining causes surface terrain deformations, which necessitate systematic monitoring. Geodetic monitoring of deformations involves cyclic measurements of the same points in the field and comparing the results with reference values. Such observations are crucial for the protection of technical infrastructure, historical monuments, and properties located in mining and post-mining areas.
Within Task 7 of the EPOS-PL+ project, deformation monitoring was conducted in the area of the Marcel Hard Coal Mine. Between 2021 and 2023, five measurement campaigns were carried out covering a network of points representing the terrain surface. Fieldwork was performed by the Student Scientific Society of Surveyors at the Wrocław University of Environmental and Life Sciences using classical measurement techniques: geometric leveling, tacheometry, and GNSS/RTN. This allowed obtaining planar coordinates with an accuracy of <0.03 m and point heights with an error of <0.01 m, enabling precise analysis of displacements, with vertical subsidence being the most significant.
Analysis of the results made it possible to identify areas with the largest deformations and to develop leveling profiles illustrating the rate and direction of changes over successive measurement campaigns. These data, provided to the mine’s survey department, serve as a valuable tool supporting decision-making processes, including the potential restriction or suspension of mining operations to minimize risks to surface structures and infrastructure