Doktorantūra

N 003 Chemija / Chemistry
dr. Virginija Kepenienė ✉

 

 

Pastaruoju metu didelis dėmesys skiriamas kuro elementuose naudojamų medžiagų tobulinimui bei efektyvumui ir ekologiškumui didinti, siekiant gamtinių išteklių naudojimo ir aplinkos taršos mažinimo. Didelė katalizatorių, naudojamų anodinėms ir katodinėms degalų reakcijomis kuro elemente kaina, blogas jų efektyvumas ir stabilumas yra didžiausios kuro elementų komercializavimo kliūtys. Taigi naujų medžiagų bei technologinių sprendimų paieška būtina, norint kurti kokybiškas ir elektrokatalitiškai efektyvias medžiagas, norint sukurti ne tik perspektyvius, puikiai veikiančius, bet ir ekologiškus kuro elementus.

Nanostruktūrizuotos medžiagos vienas iš labiausiai tirtinų medžiagų, lemiančių puikų kuro elementų veikimą, todėl svarbu sukurti selektyvias arba universalias medžiagas, kurios būtų aktyvios elektrocheminėms reakcijoms, tokioms kaip alkoholių oksidacijos.

 

Doktorantūros studijų tikslas –naujų platinos neturinčių nanostruktūrizuotų medžiagų formavimas, jų apibūdinimas bei elektrokatalizinių savybių tyrimai alkoholių oksidacijos bei deguonies redukcijos reakcijoms.

 

Numatomi uždaviniai:

• Nustatyti optimalias efektyvių katalizatorių formavimo sąlygas.
• Ištirti gautų nanostruktūrizuotų katalizatorių paviršiaus morfologiją, struktūrą bei sudėtį, taikant lauko emisijos skenuojančios elektroninės mikroskopijos (FESEM), Rentgeno spindulių energijos dispersinės analizės (EDS), Rentgeno spindulių difrakcijos (XRD), peršviečiamosios elektroninės mikroskopijos (TEM), Rentgeno fotoelektroninė spektroskopijos (XPS) ir indukuotos plazmos optinės emisijos spektroskopijos (ICP-OES) metodus.
• Ištirti anodinių ir katodinių procesų reakcijas, vykstančias etilenglikolio, glicerolio ar etanolio kuro elementuose. Nustatyti vykstančių procesų kinetiką ir mechanizmą, naudojant elektrocheminius ir fiziko-cheminius metodus. Nustatyti suformuotų katalizatorių sudėties bei struktūros įtaką jų elektrokataliziniam aktyvumui, lyginant su komerciniais katalizatoriais ar masyviais metalo elektrodais.

Manau, kad šie tyrimai yra aktualūs, nes yra sukuriamos naujos fundamentinės taikomosios mokslo žinios apie kuro elementuose naudojamų medžiagų savybes bei juose vykstančius katalizinius procesus. Sukurti nauji katalizatoriai atvertų galimybes naujų gaminių bei technologijų sukūrimui, taršos emisijos mažinimui, aplinkai saugių gamybos procesų kūrimui ir platesniam atsinaujinančių energijos šaltinių panaudojimui bei esamų kuro elementų tobulinimui, siekiant pagerinti jų efektyvumą.

 

 

Recently, a lot of attention has been paid to improving the materials used in fuel cells and increasing the efficiency and environmental friendliness in order to reduce the use of natural resources and environmental pollution. However, the high cost of catalyst used in various anodic and cathodic reactions of fuel cells as well as their poor efficiencies and stabilities are the major obstacles in the commercialization of fuel cells. Therefore, the search for new materials and technological solutions is necessary in order to create high-quality and electrocatalytically effective materials for promising, well-functioning and environmentally friendly fuel cells.

Nanostructured materials are one of the most widely studied substances that determine the excellent functioning of fuel cells, and it is therefore important to develop selective or universal materials that are active in electrochemical reactions such as alcohol oxidation.

The aim of the doctoral studies is the formation of Pt-free nanostructured materials, their characterization and investigation of electrocatalytic properties for the oxidation reaction of alcohols and reduction of oxygen.

Expected tasks:

• To determine optimal conditions for the formation of efficient catalysts.
• To establish surface morphology, structure and composition of the obtained nanostructured catalysts by field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray energy dispersive analysis (EDS), X-ray diffraction (XRD), Transparent electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and induced plasma optical ( ICP-OES) methods.
• To investigate reactions of anodic and cathodic processes in ethylene glycol, glycerol or ethanol fuel cells. To determine kinetics and mechanism of processes, using electrochemical and physico-chemical methods. To determine the influence of the composition and structure of the formed catalysts on their electrocatalytic activity as compared to commercial catalysts or massive metal electrodes.

I believe that these studies are relevant because new fundamental applied scientific knowledge about the properties of materials used in fuel cells and their catalytic processes is being developed. New catalysts created would open up opportunities for the development of new products and technologies, the reduction of emissions, the development of environmentally sound production processes and the wider use of renewable energy sources, and the upgrading of existing fuel cells to improve their efficiency.