N 003 Chemija / Chemistry
dr. Ramūnas Levinas ✉
LT - Naujoviškų katalizinių medžiagų kūrimas ir pritaikymas tiesioginiuose skystojo kuro elementuose
Alternatyvių energijos šaltinių plėtra ir panaudojimas yra itin svarbi tyrimų kryptis šiuolaikiniame moksle. Kaip alternatyva vidaus degimo varikliams gali būti panaudojami kuro elementai, kuriuos pasitelkiant cheminė energija paverčiama elektros energija. Kuro elementai yra pritaikomi darbui su įvairiais kurais: vandeniliu, alkoholiais (pvz. metanolis) ar kitomis organinėmis medžiagomis (pvz. skruzdžių rūgštimi). Skystas kuras yra naudojamas tiesioginiame skystojo kuro elementuose (ang. DLFC), kuriuose kuras suoksiduojamas ant anodo esančiu katalizatoriumi, taip išsiskiriant elektronams ir generuojant elektros srovę. Taigi, sklandžiam kuro elemento veikimui yra būtinas tinkamas katalizatorius. Pramonėje dažniausiai naudojami Pt arba Pt/Rh katalizatoriai, tačiau panašiu efektyvumu pasižymi įvairūs bimetaliniai Pt pagrindu pagaminti junginiai (PtFe, PtCo, PtCu ir kt.). Be to, tyrimai rodo, kad net visiškai be tauriųjų metalų pagaminti nebrangūs katalizatoriai taip gali būti sėkmingai naudojami metanolio kuro elementuose (pvz., BaCeO3, azotu legiruoti anglies nanovamzdeliai, pereinamųjų metalų oksidai ar hidroksidai). Taigi, šio doktorantūros projekto tikslas yra susintetinti naujoviškas, efektyvias ir stabilias medžiagas, kurias galima būtų panaudoti kaip katalizatorius tiesioginiuose metanolio kuro elementuose. Studijų metu bus tiriama jų struktūra ir morfologija, siekiant optimizuoti efektyvumą ir stabilumą. Susintetintos medžiagos bus testuojamos protonų mainų membranos kuro elemento sistemoje, siekiant optimalaus galios tankio.
EN - Development of novel catalytic materials and their application in direct liquid fuel cells
The development and utilization of alternative energy sources is a highly active area in contemporary science. As an alternative to combustion power, fuel cells can be used to convert chemical energy into electrical energy. The fuels that can be utilized include, but are not limited to, hydrogen, alcohols such as methanol, or other organic compounds (e.g., formic acid). Liquid fuels can be used in direct liquid fuel cells (DLFC), where the fuel is oxidized by a catalyst at the anode, thus generating electrons. Therefore, a suitable catalyst is needed for efficient function of the fuel cell. The industry standard materials are Pt or Pt/Rh catalysts, but different bimetallic Pt-based materials have been shown to function just as well (PtFe, PtCo, PtCu, etc.). In fact, even non-precious metal based catalysts have been investigated for application in methanol fuel cells (e.g., BaCeO3, N-doped carbon nanotubes, transition metal oxides/hydroxides). Therefore, the aim of this PhD project will be to synthesize efficient and stable novel materials for direct methanol fuel cell applications. Their structure and morphology will be investigated and tuned for performance/stability. In addition, the materials will be tested in a full proton exchange membrane fuel cell setup, trying to obtain optimal power density.