Pastaruoju metu didelis dėmesys skiriamas kuro elementuose naudojamų medžiagų tobulinimui bei efektyvumui ir ekologiškumui didinti, siekiant gamtinių išteklių naudojimo ir aplinkos taršos mažinimo. Didelė kuro elementuose naudojamų katalizatorių kaina bei blogas jų efektyvumas ir stabilumas yra didžiausios kuro elementų komercializavimo kliūtys. Taigi naujų medžiagų bei technologinių sprendimų paieška būtina, norint kurti kokybiškas ir elektrokataliziškai efektyvias medžiagas, norint sukurti ne tik perspektyvius, puikiai veikiančius, bet ir ekologiškus kuro elementus. Nanostruktūrizuotos medžiagos vienos iš labiausiai tirtinų medžiagų, lemiančių puikų kuro elementų veikimą, todėl svarbu sukurti selektyvias arba universalias medžiagas, kurios būtų aktyvios elektrocheminėms reakcijoms, vykstančioms atsinaujinančios energijos šaltiniuose. Doktorantūros studijų tikslas – naujų nanostruktūrizuotų medžiagų netauriųjų metalų pagrindu formavimas, jų apibūdinimas bei elektrokatalizinių savybių tyrimai alkoholių oksidacijos, deguonies redukcijos ir/ar CO2 redukcijos reakcijoms. Studijų metu bus formuojami netauriųjų metalų katalizatoriai, panaudojant cheminius, elektrocheminius ar mikrobangų sintezės metodus. Bus tiriama gautų nanostruktūrizuotų katalizatorių paviršiaus morfologija, struktūra bei sudėtis, taikant lauko emisijos skenuojančios elektroninės mikroskopijos (FESEM), Rentgeno spindulių energijos dispersinės analizės (EDS), Rentgeno spindulių difrakcijos (XRD), peršviečiamosios elektroninės mikroskopijos (TEM), Rentgeno fotoelektroninės spektroskopijos (XPS) ir indukciškai susietos plazmos optinės emisijos spektroskopijos (ICP-OES) metodus. Taip pat bus tiriamos anodinių ir katodinių procesų reakcijos, vykstančios etilenglikolio, glicerolio ar etanolio kuro elementuose ir/ar CO2 redukcijos reakcijos. Bus nustatoma vykstančių procesų kinetika ir mechanizmas, naudojant elektrocheminius ir fiziko-cheminius metodus. Nustatoma suformuotų katalizatorių sudėties bei struktūros įtaka 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 therefore, it is important to develop selective or universal materials that are active for electrochemical reactions occurring in renewable energy sources. The aim of the doctoral studies is the formation of nanostructured materials, based on non-noble metals, their characterization and investigation of electrocatalytic properties for the oxidation reaction of alcohols, reduction of oxygen and/or CO2 reduction reaction. The studies will focus on the formation of efficient non-noble metal catalysts using chemical, electrochemical or microwave synthesis methods. The surface morphology, structure and composition of the obtained nanostructured catalysts will be investigated by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), X-ray Energy Dispersive Analysis (EDS), X-ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES) methods. Reactions of anodic and cathodic processes occurring in ethylene glycol, glycerol or ethanol fuel cells and/or CO2 reduction reaction will also be studied. The kinetics and mechanism of the processes involved will be determined using electrochemical and physico-chemical methods. The influence of the composition and structure of the formed catalysts on their electrocatalytic activity will be determined in comparison with 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.