Témata prací

Bakalářská témata:

z oblasti Anorganické technologie

Adsorpce oxidu uhličitého na zeolitech v závislosti na teplotě

Oxid uhličitý lze separovat a odstraňovat pomocí adsorpce, absorpce, membránové separace, případně pomocí dalších metod. Výhodou adsorpčních procesů je jejich jednoduchost a možnosti aplikace i za vyšších teplot. V práci budou experimentálně stanoveny vysokotlaké adsorpční izotermy CO2 na zeolitech typu AFX při různých teplotách. Měření bude prováděno na multifunkčním přístroji ASAP 2050. Ze znalosti těchto izoterem bude vyhodnocena možnost odstranění oxidu uhličitého z plynných směsí.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Charakterizace iontově selektivních polymerních membrán

Iontově selektivní membrány nacházejí své uplatnění v mnoha oblastech průmyslu, stejně jako ochrany životního prostředí, či energetických aplikací. Z důvodu jejich rozmanitého využití vykazují tyto materiály také rozmanité vlastnosti. Mezi hlavní požadavky kladené na iontově selektivní polymerní membrány patří jejich vysoká iontově výměnná kapacita a iontová vodivost a dlouhá životnost za podmínek konkrétního procesu. V rámci tohoto tématu jsou tak charakterizovány komerčně dostupné, či vývojové iontově selektivní membrány určené zejména pro použití v energetických aplikacích.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

Fotokatalytické čištění vzduchu

Zněčištění vzduchu představuje zásadní problém pro obyvatele především městských aglomerací. Tématem práce je příprava kompositních fotokatalyzátorů na bázi oxidu titaničitého a různých forem uhlíku ve formě tenkých povlaků a stanovení jejich účinnosti pro odbourávání NO a těkavých rozpouštědel (hexan, toluen) ze vzduchu. Důraz bude kladen na výběr katalyzátoru, dále vliv vlhkosti a počáteční koncentrace látky ve vzduchu.

Vedoucí práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

Galvanické pokovování titanu

Titan se v oxidačním prostředí pokrývá nevodivou vrtsvou TiO2. To z něj dělá vysoce stabilní materiál vhodný pro řadu průmyslových aplikací. Nicméně při nutnosti zajistit elektrickou vodivost, je třeba jeho povrch modifikovat stabilní vodivou vrstvou. Nejčastěji se využívá tenká vrstva drahých kovů, jako je platina nebo zlato. Zlato a platina mají vynikající chemické vlastnosti, především pak vysokou chemickou stabilitu. Proto nachází využití v mnoha průmyslových aplikacích. Hlavní nevýhodou je jejich vysoká cena. Proto je nutné nanesení pouze tenké vrstvy zlata nebo platiny na povrch titanu. Výsledný povlak pak představuje ekonomicky schůdnou variantu pro praktické aplikace. Cílem práce je nalézt vhodný postup pro nanesení stabilní vrstvy zlata nebo platiny na povrch titanu.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Hnojiva s pozvolně rozpustnými sloučeninami fosforu

Fosfor patří mezi základní biogenní prvky. Cena výchozích fosforečných surovin v poslední době významně roste. Používání pozvolně rozpustných sloučenin fosforu značně snižuje jeho ztráty způsobené retrogradací. Práce bude zaměřena na získání přehledu hnojiv tohoto typu a jejich výroby. Může obsahovat i experimentální část.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Jan Vídenský, CSc.

Přepracování dihydrátu síranu vápenatého z výroby titanové běloby

Při výrobě nejpoužívanějšího bílého pigmentu - titanové běloby - vzniká jako vedlejší produkt dihydrát síranu vápenatého. Jeho další zpracování je z hlediska ekonomického i ekologického velmi významné. Cílem této bakalářské práce je na základě literární rešerše vybrat a experimentálně ověřit možnosti jeho přepracování na další průmyslově zajímavé produkty.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Přepracování heptahydrátu síranu železnatého z výroby titanové běloby

Při výrobě nejpoužívanějšího bílého pigmentu - titanové běloby - vzniká jako vedlejší produkt heptahydrát síranu železnatého. Jeho další zpracování je z hlediska ekonomického i ekologického velmi významné. Cílem této bakalářské práce je na základě literární rešerše vybrat a experimentálně ověřit možnosti jeho přepracování na další průmyslově zajímavé produkty.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Přímá dekompozice metanu

V rámci této práce budou připravovány a testovány katalyzátory pro přímý rozklad metanu na vodík a uhlík.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

Příprava a charakterizace materiálů na bázi MOF a ZIF

V rámci této práce budou syntetizovány MOF (metallic organic framework) and ZIF (zeolite imidazole framework) materiály. U těchto materiálů budou měřeny adsorpční izotermy pro průmyslově významné plyny (CO2, CH4, C2H6, apod.)

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Příprava a charakterizace zeolitických membrán

Zeolitické membrány jsou v průmyslu používány v separačních a čistících technologiích. V práci jsou studovány podmínky přípravy zeolitických membrán metodou nanášení vrstvy zeolitu typu MFI na různé typy nosičů. Tyto membrány budou charakterizovány pomocí RTG difrakce, skenovací elektronové mikroskopie (SEM), měření specifického povrchu a distribuce mezopórů a mikropórů.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Problematika emisí rtuti

V roce 2021 by měly na celoevropské úrovni začít platit nové emisní standardy pro velké spalovací zdroje včetně uhelných elektráren, jejichž součástí jsou nově limity emisí rtuti, které dosud neexistovaly a emise rtuti byly pouze monitorovány. Rešeršní část práce bude zaměřena na problematiku emisí rtuti a možné způsoby jejího odstraňování. Praktická část pak bude zaměřena na možnosti stanovení nízkých koncentrací rtuti.

Vedoucí práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Separace binárních směsí pomocí mikroporézních membrán

Práce je zaměřena na experimentální stanovení permeačních charakteristik a separačních vlastností připravených mikroporézních membrán v systémech CO2 - CH4 - N2 a binárních systémech CH4/ alkan.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Sledování změn velikosti pevné fáze při jejím rozpouštění

Změna velikosti částic pevné fáze je při studiu průběhu heterogenních nekatalyzovaných reakcí velmi důležitý parametr. Z jeho znalosti se vychází při návrhu modelové představy popisující studovaný systém. Tento parametr rovněž umožňuje stanovit na základě objemových změn přibližný stupeň přeměny pevné fáze. Cílem této práce je na zvoleném reakčním systému porovnat stupeň přeměny získaný ze změny velikosti částic (pomocí laserové difrakce) s hodnotami stanovenými gravimetricky.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Studium fyzikálně-chemických vlastností oxidu titaničitého a možnosti jeho využití

Jedním z nejvíce hodnotných bílých pigmentů je oxid titaničitý. Vzhledem k jeho vlastnostem je TiO2 velmi dobře použitelný také jako katalytický materiál. Předmětem práce bude jak vypracování rešerše o uplatnění oxidu titaničitého, tak studium vlivu vybraných parametrů výroby (např. kalcinace) na výsledné fyzikálně-chemické vlastnosti připraveného TiO2.

Vedoucí práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Studium neutralizace kyseliny sírové průmyslově používanými hydroxidy vápenatými

K nejpoužívanějším metodám zpracování kyselých odpadních vod obsahujících sloučeniny síry patří jejich neutralizace vhodnými činidly, např. hydroxidem vápenatým. Fyzikálně - chemické vlastnosti vznikajícího produktu ovlivňují jak samotnou technologii následného zpracování, např. filtraci a sušení, tak i jeho další využití v technické praxi. Cílem této práce je za různých reakčních podmínek připravit vzorky produktu neutralizační reakce a charakterizovat je z hlediska chemického a fázového složení, tvaru a velikosti připravených částic atd.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Studium rozkladu ilmenitu

Rozklad minerálu ilmenit (FeTiO3) kyselinou sírovou je prvním technologickým krokem při výrobě titanové běloby sulfátovým způsobem. Práce bude zaměřena na získání přehledu o možnostech rozkladu ilmenitu minerálními kyselinami se zohledněním efektivity procesu pro následné získávání TiO2 a zpracování odpadů. V experimentální části bude sledován vliv vybraných parametrů na rychlost rozkladných reakcí.

Vedoucí práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Tvarování vybraných sloučenin do sferických částic

Jedním z důležitých parametrů průmyslově vyráběných pevných sloučenin je jejich tvar. Cílem této práce je připravit sférické částice vybraných sloučenin metodou dávkování suspenze dané látky do roztoku dvojmocného nebo trojmocného kovu.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Vlivy uplatňující se při výrobě dusičnanu vápenatého jako průmyslového hnojiva

Dusičnan vápenatý patří k jedněm z mála hnojiv, které vykazují fyziologicky alkalickou reakci. Ta je velmi vhodná pro naše kyselé půdy. Jeho nevýhodou, ale v suchých obdobích i výhodou, je jeho značná hygroskopičnost. Práce bude zaměřena na získání přehledu způsobů výroby tohoto hnojiva a používaných aditiv na zlepšení jeho vlastností. V experimentální části bude pozornost zaměřena na rozklad vápence kyselinou dusičnou.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Jan Vídenský, CSc.

Využití bentonitu při výrobě průmyslových hnojiv

Změna klimatu v posledních letech vede k výrazným výkyvům srážek, což přináší problémy se zadržováním vody v krajině a především na polích. Bentonit je přirozeně se vyskytující reziduální hornina s dobrými sorpčními vlastnostmi. Obsahem práce bude studium možnosti využít tento materiál při výrobě průmyslových hnojiv za účelem snížení rychlosti uvolňování živin a současně pro zlepšení zádrže vody hnojené půdy.

Vedoucí práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Zpracování fosfátů na průmyslová hnojiva pomocí kyseliny sírové

Fosfátové suroviny jsou výchozí látky pro výrobu sloučenin obsahujících fosfor, největší objem představují fosforečná hnojiva. První chemickou operací je jejich převedení z vodonerozpustné formy na sloučeniny rozpustné pomocí minerálních kyselin. Cílem této bakalářské práce je shromáždit na základě literární rešerše informace o dané problematice a experimentálně sledovat průběh rozkladu fosfátu kyselinou sírovou.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Jan Vídenský, CSc.

z oblasti Charakterizace a testování materiálů

Charakterizace iontově selektivních polymerních membrán

Iontově selektivní membrány nacházejí své uplatnění v mnoha oblastech průmyslu, stejně jako ochrany životního prostředí, či energetických aplikací. Z důvodu jejich rozmanitého využití vykazují tyto materiály také rozmanité vlastnosti. Mezi hlavní požadavky kladené na iontově selektivní polymerní membrány patří jejich vysoká iontově výměnná kapacita a iontová vodivost a dlouhá životnost za podmínek konkrétního procesu. V rámci tohoto tématu jsou tak charakterizovány komerčně dostupné, či vývojové iontově selektivní membrány určené zejména pro použití v energetických aplikacích.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

Charakterizace komponent vysokoteplotních palivových článků (SOFC)

Vysokoteplotní palivové články mají díky rychlé kinetice elektrodových reakcí vysokou účinnost. Jejich významnou výhodou je možnost přechodu do režimu elektrolýzy a jsou tak vhodné pro systémy skladování energie. Klíčovou součástí je keramický elektrolyt vodivý pro oxidový iont při teplotách nad 600 °C. Práce je zaměřena na nanášení elektrod na keramický elektrolyt a následná charakterizace vlastností připravených článků. Výsledky budou použity pro návrh kogenerační jednotky s vysokou účinností.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Fotokatalytické čištění vzduchu

Zněčištění vzduchu představuje zásadní problém pro obyvatele především městských aglomerací. Tématem práce je příprava kompositních fotokatalyzátorů na bázi oxidu titaničitého a různých forem uhlíku ve formě tenkých povlaků a stanovení jejich účinnosti pro odbourávání NO a těkavých rozpouštědel (hexan, toluen) ze vzduchu. Důraz bude kladen na výběr katalyzátoru, dále vliv vlhkosti a počáteční koncentrace látky ve vzduchu.

Vedoucí práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

Galvanické pokovování titanu

Titan se v oxidačním prostředí pokrývá nevodivou vrtsvou TiO2. To z něj dělá vysoce stabilní materiál vhodný pro řadu průmyslových aplikací. Nicméně při nutnosti zajistit elektrickou vodivost, je třeba jeho povrch modifikovat stabilní vodivou vrstvou. Nejčastěji se využívá tenká vrstva drahých kovů, jako je platina nebo zlato. Zlato a platina mají vynikající chemické vlastnosti, především pak vysokou chemickou stabilitu. Proto nachází využití v mnoha průmyslových aplikacích. Hlavní nevýhodou je jejich vysoká cena. Proto je nutné nanesení pouze tenké vrstvy zlata nebo platiny na povrch titanu. Výsledný povlak pak představuje ekonomicky schůdnou variantu pro praktické aplikace. Cílem práce je nalézt vhodný postup pro nanesení stabilní vrstvy zlata nebo platiny na povrch titanu.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Kompaktní tenké bariérové vrstvy TiO2 pro fotonické aplikace

Oxid titaničitý je velmi aktivní a zároveň velmi stabilní polovodič, který nepodléhá fotokorozi. Proto může najít uplatnění jako tenká ochranná vrstva jiných polovodičů, které na rozdíl od TiO2 jsou schopny absorbovat viditelné světlo a tím vykazovat vysokou aktivitu, ale slabinou je jejich nízká chemická stabilita či malá odolnost proti fotokorozi (Fe2O3, WO3, BiVO4, CuO, apod). Náplní práce bude příprava velmi tenkých vrstev TiO2 metodou dip-coating a sprejové pyrolýzy a sledování jejich bariérových vlastností, t. j. schopnosti dokonale pokrýt povrch nanášeného substrátu (vodivé sklo nebo funkční vrstvy polovodiče).

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Kompozitní materiály na bázi TiO2-aktivní uhlí pro úpravu vod z farmaceutických výrob

Tématem bude zhodnocení možnosti aplikace materiálů využívajících kombinace adsorpce a fotokatalytické oxidace pro čištění odpadních vod. Součástí práce bude literární rešerše a dále pak příprava kompositních materiálů a praktické ověření jejich schopností odstraňovat obtížně mikrobiologicky odbouratelné látky z vod.

Vedoucí práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Nanotrubicové vrstvy TiO2 pro fotoelektrochemické aplikace

Anodickou oxidací kovů ve vhodném elektrolytu vznikají nanotrubice oxidu příslušného kovu, které mají unikátní vlastnosti díky kombinaci vysoce organizovaných struktur polovodičového materiálu a přímého elektrického kontaktu s podkladním kovem. Tématem práce je příprava vrstev tvořených nanotrubicemi oxidu titaničitého a oxidu železitého a stanovení jejich fotoelektrochemických vlastností a ověření jejich funkčnosti pro fotoelektrochemický rozklad vody.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Přímá dekompozice metanu

V rámci této práce budou připravovány a testovány katalyzátory pro přímý rozklad metanu na vodík a uhlík.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

Příprava sorbentů pro odstranění toxických látek z vod

Použití jílů jako selektivních adsorbentů pro odstranění nebezpečných látek je velice efektivní a účinné. Práce je zaměřena na přípravu vysoce účinných sorbentů z kaolinu. Přírodní kaolin bude tepelně upravován na metakaolin a následně modifikován a rehydratován při různých teplotách na vysoce porézní sorbent. Tento sorbent bude charakterizován pomocí RTG difrakce, IČ spektrometrie, měření specifického povrchu a distribuce pórů. Na připravených materiálech pak bude provedena sorpce vybraných iontů.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Příprava a charakterizace katalyzátorů pro palivové články a elektrolyzéry typu PEM

Na vhodné nosiče budou naneseny částice katalyzátoru na bázi Pt kovů. Následně bude provedena charakterizace připravených katalyzátorů s ohledem na požadované reakce. Nejlepší katalyzátory budou použity pro přípravu elektrod do PEM reaktoru.

Vedoucí práce: Ing. Jakub Mališ, Ph.D.

Příprava a charakterizace materiálů na bázi MOF a ZIF

V rámci této práce budou syntetizovány MOF (metallic organic framework) and ZIF (zeolite imidazole framework) materiály. U těchto materiálů budou měřeny adsorpční izotermy pro průmyslově významné plyny (CO2, CH4, C2H6, apod.)

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Příprava a charakterizace zeolitických membrán

Zeolitické membrány jsou v průmyslu používány v separačních a čistících technologiích. V práci jsou studovány podmínky přípravy zeolitických membrán metodou nanášení vrstvy zeolitu typu MFI na různé typy nosičů. Tyto membrány budou charakterizovány pomocí RTG difrakce, skenovací elektronové mikroskopie (SEM), měření specifického povrchu a distribuce mezopórů a mikropórů.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Příprava vrstev polovodičů kovů aerosolovou pyrolýzou

Aerosolová pyrolýza představuje velmi slibnou metodu pro přípravu nanostrukturovaných vrstev polovodičů pro fotonické aplikace. Příkladem jsou například oxidy jako TiO2, Fe2O3 , WO3, CuOx apod. Cílem práce bude příprava vrstev oxidů na transparentním vodivém podkladu a jejich optická, materiálová a fotoelektrochemická charakterizace.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Separace binárních směsí pomocí mikroporézních membrán

Práce je zaměřena na experimentální stanovení permeačních charakteristik a separačních vlastností připravených mikroporézních membrán v systémech CO2 - CH4 - N2 a binárních systémech CH4/ alkan.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Sledování změn velikosti pevné fáze při jejím rozpouštění

Změna velikosti částic pevné fáze je při studiu průběhu heterogenních nekatalyzovaných reakcí velmi důležitý parametr. Z jeho znalosti se vychází při návrhu modelové představy popisující studovaný systém. Tento parametr rovněž umožňuje stanovit na základě objemových změn přibližný stupeň přeměny pevné fáze. Cílem této práce je na zvoleném reakčním systému porovnat stupeň přeměny získaný ze změny velikosti částic (pomocí laserové difrakce) s hodnotami stanovenými gravimetricky.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Stanovení aktivní plochy katalyzátoru pomocí pulzní chemisorpce

Heterogenní katalyzátory jsou široce využívány v chemickém průmyslu, při výrobě motorových paliv a mnoha chemických specialit nebo farmaceutických látek. Velikost částic kovu v heterogenních katalyzátorech může mít významný vliv na katalytickou aktivitu, popř. selektivitu těchto katalyzátorů. Cílem práce je stanovit aktivní plochu příslušného kovu v katalyzátoru pomocí pulzní chemisorpce. Měření bude prováděno na multifunkčním přístroji ChemStar od firmy Quantachrome.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Stanovení specifického povrchu a distribuce pórů v membránách a katalyzátorech

Znalost porézní struktury a měrného povrchu je potřebná zejména u porézních membrán a katalyzátorů. Texturní vlastnosti těchto materiálů se určují pomocí multifunkčního přístroje ASAP 2020 a ASAP 2050. ASAP 2020 i ASAP 2050 využívá pro své měření převážně adsorpční izotermu N2, ze které se pak získává měrný povrch mezopórů pomocí např. metody BET, distribuce objemu a plochy mezopórů se určuje pomocí BJH metody, distribuce objemu a plochy mikroporů lze určit např. pomocí izotermy Dubinina.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Stanovení texturních charakteristik biochar

Biochar je vysoce porézní materiál, tvořený převážně uhlíkem. Vyrábí se pyrolýzou z různých materiálů organického původu, např. z biomasy nebo různých dřevin. Je používán jako sorbent pro toxické látky např. arsenu. Cílem práce bude stanovit texturní parametry (specifický povrch, distribuce pórů a skutečná hustota) biocharů vyrobených z různých organických látek za různých teplot.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Studium neutralizace kyseliny sírové průmyslově používanými hydroxidy vápenatými

K nejpoužívanějším metodám zpracování kyselých odpadních vod obsahujících sloučeniny síry patří jejich neutralizace vhodnými činidly, např. hydroxidem vápenatým. Fyzikálně - chemické vlastnosti vznikajícího produktu ovlivňují jak samotnou technologii následného zpracování, např. filtraci a sušení, tak i jeho další využití v technické praxi. Cílem této práce je za různých reakčních podmínek připravit vzorky produktu neutralizační reakce a charakterizovat je z hlediska chemického a fázového složení, tvaru a velikosti připravených částic atd.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Světlem aktivované nanostrukturované materiály pro solární produkci vodíku

Materiály na bázi primárních a sekundárních oxidů (TiO2, Fe2O3, BiVO4) mají zásadní využití pro fotoelektrochemický rozklad vody. Práce se bude zabývat jejich přípravou (sprejová a aerosolová pyrolýza) a charakterizací (RTG, SEM, fotoproudy ...).. Slibné materiály budou testovány jako fotoanody v solárních celách pro generaci vodíku.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Světlem aktivované samočistící materiály obsahující kompositní fotokatalyzátory na bázi TiO2

Jedná se o přípravu modifikovaných fotokatalyzátorů, jejich aplikace do nátěrů a sledování samočistících vlastností (barevné inkousty) a schopnosti čistit vzduch od těkavých látek (NOx, toluen, aldehydy).

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

Vliv předúpravy povrchu Ti na jeho pasivaci

Elektrolýza vody v elektrolyzéru s protonově vodivou membránou (PEM) představuje jednu z klíčových technologií tzv. "vodíkové ekonomiky". Výhodou PEM elektrolýzy oproti dlouhodobě průmyslově zavedenému procesu elektrolýzy alkalické vody je zejména mnohem vyšší intenzita, energetická účinnost a flexibilita tohoto procesu. Na druhou stranu v PEM elektrolyzéru jsou kladeny značné nároky na použité materiály a zejména na materiály anody. To vyplývá zejména z kombinace nízkého pH a vysokého potenciálu na anodě elektrolyzéru. Cílem práce bude studium různých možností povrchové úpravy Ti, který se používá jako plynově difuzní vrstva anody, za účelem zvýšení jeho odolnosti vůči nadměrné pasivaci, která neúměrně zvyšuje energetické ztráty v průběhu elektrolýzy. Různě povrchově ošetřené Ti materiály budou otestovány v laboratorním PEM elektrolyzéru vody.

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D.

Vývoj a charakterizace neplatinových katalyzátorů pro alkalickou elektrolýzu vody

Významnou výhodou alkalické elektrolýzy vody jako technologie pro konverzi elektrické energie jsou její relativně nízké nároky na použité materiály, včetně katalyzátorů urychlujících elektrodové reakce. Nejrozšířenější alternativu dnes představuje směsný oxid niklu a kobaltu spinelového typu. Probíhající studie však ukazují, že lze nalézt celou řadu dalších směsných oxidů dosahujících výrazně vyšší aktivity při zachování odpovídající stability. Navrhovaná práce se zaměří na optimalizaci přípravy oxidických katalyzátorů pro proces alkalické elektrolýzy vody a na jejich zevrubnou charakterizaci.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

z oblasti Elektrochemie

Elektrochemická syntéza vysoce selektivních oxidačních činidel na bázi 2-jodylbenzoové kyseliny (IBX)

Selektivní oxidace alkoholů na aldehydy, ketony, karboxylové sloučeniny a jejich deriváty představuje klíčový krok při výrobě řady léčiv a jiných chemických specialit. V praxi používaná selektivní oxidační činidla ve své struktuře většinou obsahují přechodné kovy jako Cr, Mn, Ni či Ru. To vzhledem k toxicitě těchto kovů výrazně zvyšuje náklady na zpracování a ekologickou likvidaci odpadů. Adekvátní náhradou těchto látek jsou benigní oxidační činidla na bázi hypervalentních sloučenin jódu. Příkladem může být 2-jodylbenzoová kyselina, často používaná v kombinaci s peroxosíranem jako koncovým oxidačním činidlem. Z důvodu nebezpečí spojeného se skladováním větších množství nestabilního peroxosíranu se však uvedeného postupu využívá pouze v laboratorním měřítku. Řešením tohoto problému může být elektrochemická generace příslušného oxidantu z jeho stabilního prekurzoru. Cílem této práce je studium elektrochemické syntézy vybraných oxidačních činidel obsahujících atom hypervalentního jódu.

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D.

Elektrochemická syntéza železanu

Železany jsou velmi silná oxidační činidla využitelná při čištění odpadních vod, organických syntézách a v energetickém průmyslu. Jejich výhodou je skutečnost, že produktem jejich redukce jsou nezávadné sloučeniny FeIII. V průmyslové praxi se však železany nepoužívají vzhledem ke své vysoké ceně zapříčiněné komplikovanou syntézou. Jednou z metod, jak lze železany jednoduše připravit je anodická oxidace sloučenin FeIII na vhodné inertní elektrodě. Ta musí být nejen odolná vůči silným oxidačním účinkům železanů, ale musí také upřednostňovat syntézu železanu před rekcí vývoje O2. Jako vhodný materiál pro inertní anodu se jeví např. borem dopovaná diamantová elektroda (BDD) , které jsou známy svou značnou chemickou stabilitou a vysokým přepětím pro vývoj O2. V rámci práce bude provedena základní charakterizace elektrochemického chování sloučenin FeIII na BDD popř. jiné vhodné elektrodě s cílem posoudit možnost využití těchto elektrody při syntéze železanů.

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D.

Elektrochemické chování kyseliny fosforité na uhlíkových elektrodách

Palivové články představují perspektivní technologii pro konverzi energie chemické na enerii elektrickou. Mezi zásadní výhody této technologie patří ve srovnání s tepelnými stroji výrazně vyšší účinnost a v závislosti na použitém palivu také omezení emisí. Jedním ze zajímavých zástupců palivových článků je středněteplotní palivový článek typu PEM (proton exchange membrane), který je provozován při teplotách v rozmezí 100 až 200 °C a nejčastěji obsahuje membránu na bázi polybenzimidazolu dopovaného kyselinou fosforečnou, která však není při provozních podmínkách palivového článku stabilní a částečně se redukuje na sloučeniny fosforu v nižším oxidačním stupni. Cílem této práce je prostudovat elektrochemické vlastnosti vybraných kyselin fosforu na vybraných uhlíkových elektrodách při podmínkách relevantních pro provoz zmíněného palivového článku.

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D.
Konzultant práce: Ing. Martin Prokop, Ph.D.

Elektrochemické metody čištění odpadních vod

Elektrochemické metody odstraňování nečistot představují vysoce flexibilní způsob řešení problematiky odpadní vody. Jsou vhodné pro odstranění těžkých kovů i organických nečistot, především u menších zdrojů kontaminace. Pro reálnou znečištěnou vodu bude vybrána vhodná elektrochemická metoda, jejíž účinnost bude experimentálně ověřena na modelovém systému. Cílem práce je nalézt vhodné provozní podmínky pro zpracování reálné vody.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Galvanické pokovování titanu

Titan se v oxidačním prostředí pokrývá nevodivou vrtsvou TiO2. To z něj dělá vysoce stabilní materiál vhodný pro řadu průmyslových aplikací. Nicméně při nutnosti zajistit elektrickou vodivost, je třeba jeho povrch modifikovat stabilní vodivou vrstvou. Nejčastěji se využívá tenká vrstva drahých kovů, jako je platina nebo zlato. Zlato a platina mají vynikající chemické vlastnosti, především pak vysokou chemickou stabilitu. Proto nachází využití v mnoha průmyslových aplikacích. Hlavní nevýhodou je jejich vysoká cena. Proto je nutné nanesení pouze tenké vrstvy zlata nebo platiny na povrch titanu. Výsledný povlak pak představuje ekonomicky schůdnou variantu pro praktické aplikace. Cílem práce je nalézt vhodný postup pro nanesení stabilní vrstvy zlata nebo platiny na povrch titanu.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Kompaktní tenké bariérové vrstvy TiO2 pro fotonické aplikace

Oxid titaničitý je velmi aktivní a zároveň velmi stabilní polovodič, který nepodléhá fotokorozi. Proto může najít uplatnění jako tenká ochranná vrstva jiných polovodičů, které na rozdíl od TiO2 jsou schopny absorbovat viditelné světlo a tím vykazovat vysokou aktivitu, ale slabinou je jejich nízká chemická stabilita či malá odolnost proti fotokorozi (Fe2O3, WO3, BiVO4, CuO, apod). Náplní práce bude příprava velmi tenkých vrstev TiO2 metodou dip-coating a sprejové pyrolýzy a sledování jejich bariérových vlastností, t. j. schopnosti dokonale pokrýt povrch nanášeného substrátu (vodivé sklo nebo funkční vrstvy polovodiče).

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Nanotrubicové vrstvy TiO2 pro fotoelektrochemické aplikace

Anodickou oxidací kovů ve vhodném elektrolytu vznikají nanotrubice oxidu příslušného kovu, které mají unikátní vlastnosti díky kombinaci vysoce organizovaných struktur polovodičového materiálu a přímého elektrického kontaktu s podkladním kovem. Tématem práce je příprava vrstev tvořených nanotrubicemi oxidu titaničitého a oxidu železitého a stanovení jejich fotoelektrochemických vlastností a ověření jejich funkčnosti pro fotoelektrochemický rozklad vody.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Příprava vrstev polovodičů kovů aerosolovou pyrolýzou

Aerosolová pyrolýza představuje velmi slibnou metodu pro přípravu nanostrukturovaných vrstev polovodičů pro fotonické aplikace. Příkladem jsou například oxidy jako TiO2, Fe2O3 , WO3, CuOx apod. Cílem práce bude příprava vrstev oxidů na transparentním vodivém podkladu a jejich optická, materiálová a fotoelektrochemická charakterizace.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Světlem aktivované nanostrukturované materiály pro solární produkci vodíku

Materiály na bázi primárních a sekundárních oxidů (TiO2, Fe2O3, BiVO4) mají zásadní využití pro fotoelektrochemický rozklad vody. Práce se bude zabývat jejich přípravou (sprejová a aerosolová pyrolýza) a charakterizací (RTG, SEM, fotoproudy ...).. Slibné materiály budou testovány jako fotoanody v solárních celách pro generaci vodíku.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Vývoj a charakterizace neplatinových katalyzátorů pro alkalickou elektrolýzu vody

Významnou výhodou alkalické elektrolýzy vody jako technologie pro konverzi elektrické energie jsou její relativně nízké nároky na použité materiály, včetně katalyzátorů urychlujících elektrodové reakce. Nejrozšířenější alternativu dnes představuje směsný oxid niklu a kobaltu spinelového typu. Probíhající studie však ukazují, že lze nalézt celou řadu dalších směsných oxidů dosahujících výrazně vyšší aktivity při zachování odpovídající stability. Navrhovaná práce se zaměří na optimalizaci přípravy oxidických katalyzátorů pro proces alkalické elektrolýzy vody a na jejich zevrubnou charakterizaci.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

z oblasti Elektrolýzy vody

Charakterizace komponent vysokoteplotních palivových článků (SOFC)

Vysokoteplotní palivové články mají díky rychlé kinetice elektrodových reakcí vysokou účinnost. Jejich významnou výhodou je možnost přechodu do režimu elektrolýzy a jsou tak vhodné pro systémy skladování energie. Klíčovou součástí je keramický elektrolyt vodivý pro oxidový iont při teplotách nad 600 °C. Práce je zaměřena na nanášení elektrod na keramický elektrolyt a následná charakterizace vlastností připravených článků. Výsledky budou použity pro návrh kogenerační jednotky s vysokou účinností.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Matematické modelování (počítačové simulace) membránové elektrolýzy vody s využitím programu COMSOL a Matlab

Matematické modelování, respektive počítačové simulace, představují výjimečně užitečný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a probíhajících fyzikálně-chemických dějů. Toho lze následně využít k optimalizaci těchto zařízení. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis procesu membránové elektrolýzy vody. Toto téma spadá do oblasti „Vodíkové ekonomiky“ a konverze a uskladnění přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Počítačové simulace budou probíhat v programech COMSOL, Matlab, případně FLUENT.

Vedoucí práce: Ing. Roman Kodým, Ph.D.

Optimalizace a charakterizace jednotky pro alkalickou elektrolýzu vody

Alkalická cesta elektrolýzy vody představuje dosud jedinou průmyslově zavedenou technologii tohoto typu. V současné době je však v souvislosti s rozvojem využívání obnovitelných zdrojů energie vyvíjen narůstající tlak k dalšímu vývoji této technologie spojené s nárůstem její účinnosti a flexibility. Cílem této práce je optimalizovat a charakterizovat vhodnou jednotku pro alkalickou elektrolýzu vody laboratorních rozměrů, využívající anion selektivní polymerní elektrolyt a ověřit její funkci a účinnost.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

Příprava a charakterizace katalyzátorů pro palivové články a elektrolyzéry typu PEM

Na vhodné nosiče budou naneseny částice katalyzátoru na bázi Pt kovů. Následně bude provedena charakterizace připravených katalyzátorů s ohledem na požadované reakce. Nejlepší katalyzátory budou použity pro přípravu elektrod do PEM reaktoru.

Vedoucí práce: Ing. Jakub Mališ, Ph.D.

Vliv předúpravy povrchu Ti na jeho pasivaci

Elektrolýza vody v elektrolyzéru s protonově vodivou membránou (PEM) představuje jednu z klíčových technologií tzv. "vodíkové ekonomiky". Výhodou PEM elektrolýzy oproti dlouhodobě průmyslově zavedenému procesu elektrolýzy alkalické vody je zejména mnohem vyšší intenzita, energetická účinnost a flexibilita tohoto procesu. Na druhou stranu v PEM elektrolyzéru jsou kladeny značné nároky na použité materiály a zejména na materiály anody. To vyplývá zejména z kombinace nízkého pH a vysokého potenciálu na anodě elektrolyzéru. Cílem práce bude studium různých možností povrchové úpravy Ti, který se používá jako plynově difuzní vrstva anody, za účelem zvýšení jeho odolnosti vůči nadměrné pasivaci, která neúměrně zvyšuje energetické ztráty v průběhu elektrolýzy. Různě povrchově ošetřené Ti materiály budou otestovány v laboratorním PEM elektrolyzéru vody.

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D.

Vývoj a charakterizace neplatinových katalyzátorů pro alkalickou elektrolýzu vody

Významnou výhodou alkalické elektrolýzy vody jako technologie pro konverzi elektrické energie jsou její relativně nízké nároky na použité materiály, včetně katalyzátorů urychlujících elektrodové reakce. Nejrozšířenější alternativu dnes představuje směsný oxid niklu a kobaltu spinelového typu. Probíhající studie však ukazují, že lze nalézt celou řadu dalších směsných oxidů dosahujících výrazně vyšší aktivity při zachování odpovídající stability. Navrhovaná práce se zaměří na optimalizaci přípravy oxidických katalyzátorů pro proces alkalické elektrolýzy vody a na jejich zevrubnou charakterizaci.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

z oblasti Fotokatalýzy

Fotokatalytické čištění vzduchu

Zněčištění vzduchu představuje zásadní problém pro obyvatele především městských aglomerací. Tématem práce je příprava kompositních fotokatalyzátorů na bázi oxidu titaničitého a různých forem uhlíku ve formě tenkých povlaků a stanovení jejich účinnosti pro odbourávání NO a těkavých rozpouštědel (hexan, toluen) ze vzduchu. Důraz bude kladen na výběr katalyzátoru, dále vliv vlhkosti a počáteční koncentrace látky ve vzduchu.

Vedoucí práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

Kompaktní tenké bariérové vrstvy TiO2 pro fotonické aplikace

Oxid titaničitý je velmi aktivní a zároveň velmi stabilní polovodič, který nepodléhá fotokorozi. Proto může najít uplatnění jako tenká ochranná vrstva jiných polovodičů, které na rozdíl od TiO2 jsou schopny absorbovat viditelné světlo a tím vykazovat vysokou aktivitu, ale slabinou je jejich nízká chemická stabilita či malá odolnost proti fotokorozi (Fe2O3, WO3, BiVO4, CuO, apod). Náplní práce bude příprava velmi tenkých vrstev TiO2 metodou dip-coating a sprejové pyrolýzy a sledování jejich bariérových vlastností, t. j. schopnosti dokonale pokrýt povrch nanášeného substrátu (vodivé sklo nebo funkční vrstvy polovodiče).

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Kompozitní materiály na bázi TiO2-aktivní uhlí pro úpravu vod z farmaceutických výrob

Tématem bude zhodnocení možnosti aplikace materiálů využívajících kombinace adsorpce a fotokatalytické oxidace pro čištění odpadních vod. Součástí práce bude literární rešerše a dále pak příprava kompositních materiálů a praktické ověření jejich schopností odstraňovat obtížně mikrobiologicky odbouratelné látky z vod.

Vedoucí práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Nanotrubicové vrstvy TiO2 pro fotoelektrochemické aplikace

Anodickou oxidací kovů ve vhodném elektrolytu vznikají nanotrubice oxidu příslušného kovu, které mají unikátní vlastnosti díky kombinaci vysoce organizovaných struktur polovodičového materiálu a přímého elektrického kontaktu s podkladním kovem. Tématem práce je příprava vrstev tvořených nanotrubicemi oxidu titaničitého a oxidu železitého a stanovení jejich fotoelektrochemických vlastností a ověření jejich funkčnosti pro fotoelektrochemický rozklad vody.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Příprava vrstev polovodičů kovů aerosolovou pyrolýzou

Aerosolová pyrolýza představuje velmi slibnou metodu pro přípravu nanostrukturovaných vrstev polovodičů pro fotonické aplikace. Příkladem jsou například oxidy jako TiO2, Fe2O3 , WO3, CuOx apod. Cílem práce bude příprava vrstev oxidů na transparentním vodivém podkladu a jejich optická, materiálová a fotoelektrochemická charakterizace.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Světlem aktivované nanostrukturované materiály pro solární produkci vodíku

Materiály na bázi primárních a sekundárních oxidů (TiO2, Fe2O3, BiVO4) mají zásadní využití pro fotoelektrochemický rozklad vody. Práce se bude zabývat jejich přípravou (sprejová a aerosolová pyrolýza) a charakterizací (RTG, SEM, fotoproudy ...).. Slibné materiály budou testovány jako fotoanody v solárních celách pro generaci vodíku.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Světlem aktivované samočistící materiály obsahující kompositní fotokatalyzátory na bázi TiO2

Jedná se o přípravu modifikovaných fotokatalyzátorů, jejich aplikace do nátěrů a sledování samočistících vlastností (barevné inkousty) a schopnosti čistit vzduch od těkavých látek (NOx, toluen, aldehydy).

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

z oblasti Katalýzy

Přímá dekompozice metanu

V rámci této práce budou připravovány a testovány katalyzátory pro přímý rozklad metanu na vodík a uhlík.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

Stanovení aktivní plochy katalyzátoru pomocí pulzní chemisorpce

Heterogenní katalyzátory jsou široce využívány v chemickém průmyslu, při výrobě motorových paliv a mnoha chemických specialit nebo farmaceutických látek. Velikost částic kovu v heterogenních katalyzátorech může mít významný vliv na katalytickou aktivitu, popř. selektivitu těchto katalyzátorů. Cílem práce je stanovit aktivní plochu příslušného kovu v katalyzátoru pomocí pulzní chemisorpce. Měření bude prováděno na multifunkčním přístroji ChemStar od firmy Quantachrome.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Stanovení difuzních koeficientů N2O, N2 a O2 v mikroporézních látkách metodou ZLC

Experimentální stanovení difuzních koeficientů metodou "Zero-Length-Chromatography" (ZLC) v zeolitech MFI a FER v závislosti na teplotě a složení plynné směsi bude prováděno v průtočné aparatuře. Vyhodnocení experimentálních dat pomocí jednoduchých modelů bude provedeno pomocí systému Athena Visual Studio.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc.

Stanovení specifického povrchu a distribuce pórů v membránách a katalyzátorech

Znalost porézní struktury a měrného povrchu je potřebná zejména u porézních membrán a katalyzátorů. Texturní vlastnosti těchto materiálů se určují pomocí multifunkčního přístroje ASAP 2020 a ASAP 2050. ASAP 2020 i ASAP 2050 využívá pro své měření převážně adsorpční izotermu N2, ze které se pak získává měrný povrch mezopórů pomocí např. metody BET, distribuce objemu a plochy mezopórů se určuje pomocí BJH metody, distribuce objemu a plochy mikroporů lze určit např. pomocí izotermy Dubinina.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Vývoj a charakterizace neplatinových katalyzátorů pro alkalickou elektrolýzu vody

Významnou výhodou alkalické elektrolýzy vody jako technologie pro konverzi elektrické energie jsou její relativně nízké nároky na použité materiály, včetně katalyzátorů urychlujících elektrodové reakce. Nejrozšířenější alternativu dnes představuje směsný oxid niklu a kobaltu spinelového typu. Probíhající studie však ukazují, že lze nalézt celou řadu dalších směsných oxidů dosahujících výrazně vyšší aktivity při zachování odpovídající stability. Navrhovaná práce se zaměří na optimalizaci přípravy oxidických katalyzátorů pro proces alkalické elektrolýzy vody a na jejich zevrubnou charakterizaci.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

z oblasti Matematického modelování a simulací

Matematické modelování (počítačové simulace) elektro-membránových separačních procesů s využitím programu COMSOL a Matlab

Matematické modelování, respektive počítačové simulace, představují výjimečně užitečný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a probíhajících fyzikálně-chemických dějů. Toho lze následně využít k optimalizaci těchto zařízení. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis elektro-membránových separačních procesů, jako například elektrodialýza, případně obecné studium transportních procesů v iontově-selektivních membránách. Počítačové simulace budou probíhat v programech COMSOL, Matlab, případně FLUENT.

Vedoucí práce: Ing. Roman Kodým, Ph.D.

Matematické modelování (počítačové simulace) membránové elektrolýzy vody s využitím programu COMSOL a Matlab

Matematické modelování, respektive počítačové simulace, představují výjimečně užitečný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a probíhajících fyzikálně-chemických dějů. Toho lze následně využít k optimalizaci těchto zařízení. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis procesu membránové elektrolýzy vody. Toto téma spadá do oblasti „Vodíkové ekonomiky“ a konverze a uskladnění přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Počítačové simulace budou probíhat v programech COMSOL, Matlab, případně FLUENT.

Vedoucí práce: Ing. Roman Kodým, Ph.D.

Matematické modelování (počítačové simulace) palivových článků typu PEM s využitím programu COMSOL a Matlab

Matematické modelování, respektive počítačové simulace, představují výjimečně užitečný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a probíhajících fyzikálně-chemických dějů. Toho lze následně využít k optimalizaci těchto zařízení. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis vodíkových palivových článků. Toto téma spadá do oblasti „Vodíkové ekonomiky“ a konverze a uskladnění přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Počítačové simulace budou probíhat v programech COMSOL, Matlab, případně FLUENT.

Vedoucí práce: Ing. Roman Kodým, Ph.D.

Stanovení difuzních koeficientů N2O, N2 a O2 v mikroporézních látkách metodou ZLC

Experimentální stanovení difuzních koeficientů metodou "Zero-Length-Chromatography" (ZLC) v zeolitech MFI a FER v závislosti na teplotě a složení plynné směsi bude prováděno v průtočné aparatuře. Vyhodnocení experimentálních dat pomocí jednoduchých modelů bude provedeno pomocí systému Athena Visual Studio.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc.

z oblasti Membránových aplikací

Adsorpce oxidu uhličitého na zeolitech v závislosti na teplotě

Oxid uhličitý lze separovat a odstraňovat pomocí adsorpce, absorpce, membránové separace, případně pomocí dalších metod. Výhodou adsorpčních procesů je jejich jednoduchost a možnosti aplikace i za vyšších teplot. V práci budou experimentálně stanoveny vysokotlaké adsorpční izotermy CO2 na zeolitech typu AFX při různých teplotách. Měření bude prováděno na multifunkčním přístroji ASAP 2050. Ze znalosti těchto izoterem bude vyhodnocena možnost odstranění oxidu uhličitého z plynných směsí.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Charakterizace iontově selektivních polymerních membrán

Iontově selektivní membrány nacházejí své uplatnění v mnoha oblastech průmyslu, stejně jako ochrany životního prostředí, či energetických aplikací. Z důvodu jejich rozmanitého využití vykazují tyto materiály také rozmanité vlastnosti. Mezi hlavní požadavky kladené na iontově selektivní polymerní membrány patří jejich vysoká iontově výměnná kapacita a iontová vodivost a dlouhá životnost za podmínek konkrétního procesu. V rámci tohoto tématu jsou tak charakterizovány komerčně dostupné, či vývojové iontově selektivní membrány určené zejména pro použití v energetických aplikacích.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

Elektromembránové metody pro úpravu vod

Elektromembránové procesy představují vysoce flexibilní způsob řešení problematiky zpracování pitné i odpadní vody. Jsou vhodné pro odstranění nežádoucích iontů především u menších zdrojů kontaminace. Pro reálnou znečištěnou vodu bude vybrána vhodná elektromembránová metoda, jejíž účinnost bude experimentálně ověřena na modelovém systému. Cílem práce je nalézt vhodné provozní podmínky pro zpracování reálné vody.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Matematické modelování (počítačové simulace) elektro-membránových separačních procesů s využitím programu COMSOL a Matlab

Matematické modelování, respektive počítačové simulace, představují výjimečně užitečný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a probíhajících fyzikálně-chemických dějů. Toho lze následně využít k optimalizaci těchto zařízení. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis elektro-membránových separačních procesů, jako například elektrodialýza, případně obecné studium transportních procesů v iontově-selektivních membránách. Počítačové simulace budou probíhat v programech COMSOL, Matlab, případně FLUENT.

Vedoucí práce: Ing. Roman Kodým, Ph.D.

Matematické modelování (počítačové simulace) membránové elektrolýzy vody s využitím programu COMSOL a Matlab

Matematické modelování, respektive počítačové simulace, představují výjimečně užitečný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a probíhajících fyzikálně-chemických dějů. Toho lze následně využít k optimalizaci těchto zařízení. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis procesu membránové elektrolýzy vody. Toto téma spadá do oblasti „Vodíkové ekonomiky“ a konverze a uskladnění přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Počítačové simulace budou probíhat v programech COMSOL, Matlab, případně FLUENT.

Vedoucí práce: Ing. Roman Kodým, Ph.D.

Použití membrán při čištění bioplynu

Práce je zaměřena na experimentální stanovení permeačních charakteristik a separačních vlastností připravených membrán pro čištění bioplynu. Bude studován vliv teploty, tlaku a složení plynné směsi na jejich separační vlastnosti.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Příprava a charakterizace zeolitických membrán

Zeolitické membrány jsou v průmyslu používány v separačních a čistících technologiích. V práci jsou studovány podmínky přípravy zeolitických membrán metodou nanášení vrstvy zeolitu typu MFI na různé typy nosičů. Tyto membrány budou charakterizovány pomocí RTG difrakce, skenovací elektronové mikroskopie (SEM), měření specifického povrchu a distribuce mezopórů a mikropórů.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Příprava kompozitu MEA pro palivové články typu PEM

Palivové články představují perspektivní technologii budoucího zásobování společnosti energií. Mezi zásadní výhody této technologie patří ve srovnání s tepelnými stroji výrazně vyšší účinnost a zejména pak omezené emise. Tato práce je zaměřena na způsob přípravy základního kompozitu elektroda/membrána/elektroda (tzv. membrane electrode assembly MEA)do palivových článků typu PEM (proton exchange membrane). Cílem této práce je optimalizovat způsob přípravy MEA z komerčních prekurzorů s ohledem na dosažení požadovaného výkonu.

Vedoucí práce: Ing. Jakub Mališ, Ph.D.

Separace binárních směsí pomocí mikroporézních membrán

Práce je zaměřena na experimentální stanovení permeačních charakteristik a separačních vlastností připravených mikroporézních membrán v systémech CO2 - CH4 - N2 a binárních systémech CH4/ alkan.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Stanovení specifického povrchu a distribuce pórů v membránách a katalyzátorech

Znalost porézní struktury a měrného povrchu je potřebná zejména u porézních membrán a katalyzátorů. Texturní vlastnosti těchto materiálů se určují pomocí multifunkčního přístroje ASAP 2020 a ASAP 2050. ASAP 2020 i ASAP 2050 využívá pro své měření převážně adsorpční izotermu N2, ze které se pak získává měrný povrch mezopórů pomocí např. metody BET, distribuce objemu a plochy mezopórů se určuje pomocí BJH metody, distribuce objemu a plochy mikroporů lze určit např. pomocí izotermy Dubinina.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Vliv předúpravy povrchu Ti na jeho pasivaci

Elektrolýza vody v elektrolyzéru s protonově vodivou membránou (PEM) představuje jednu z klíčových technologií tzv. "vodíkové ekonomiky". Výhodou PEM elektrolýzy oproti dlouhodobě průmyslově zavedenému procesu elektrolýzy alkalické vody je zejména mnohem vyšší intenzita, energetická účinnost a flexibilita tohoto procesu. Na druhou stranu v PEM elektrolyzéru jsou kladeny značné nároky na použité materiály a zejména na materiály anody. To vyplývá zejména z kombinace nízkého pH a vysokého potenciálu na anodě elektrolyzéru. Cílem práce bude studium různých možností povrchové úpravy Ti, který se používá jako plynově difuzní vrstva anody, za účelem zvýšení jeho odolnosti vůči nadměrné pasivaci, která neúměrně zvyšuje energetické ztráty v průběhu elektrolýzy. Různě povrchově ošetřené Ti materiály budou otestovány v laboratorním PEM elektrolyzéru vody.

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D.

Využití membránových separací v ochraně životního prostředí

Membránové separace představují vhodnou alternativu ke standardním separačním procesům. Tato práce je zaměřena na experimentální stanovení permeačních charakteristik a separačních vlastností připravených membrán pro odstraňování CO2, VOC popř. jiných složek z plynných směsí. Budou syntetizovány membrány na bázi polymerů a kompozitní membrány polymer-plnivo.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

z oblasti Ochrany životního prostředí

Adsorpce oxidu uhličitého na zeolitech v závislosti na teplotě

Oxid uhličitý lze separovat a odstraňovat pomocí adsorpce, absorpce, membránové separace, případně pomocí dalších metod. Výhodou adsorpčních procesů je jejich jednoduchost a možnosti aplikace i za vyšších teplot. V práci budou experimentálně stanoveny vysokotlaké adsorpční izotermy CO2 na zeolitech typu AFX při různých teplotách. Měření bude prováděno na multifunkčním přístroji ASAP 2050. Ze znalosti těchto izoterem bude vyhodnocena možnost odstranění oxidu uhličitého z plynných směsí.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Charakterizace iontově selektivních polymerních membrán

Iontově selektivní membrány nacházejí své uplatnění v mnoha oblastech průmyslu, stejně jako ochrany životního prostředí, či energetických aplikací. Z důvodu jejich rozmanitého využití vykazují tyto materiály také rozmanité vlastnosti. Mezi hlavní požadavky kladené na iontově selektivní polymerní membrány patří jejich vysoká iontově výměnná kapacita a iontová vodivost a dlouhá životnost za podmínek konkrétního procesu. V rámci tohoto tématu jsou tak charakterizovány komerčně dostupné, či vývojové iontově selektivní membrány určené zejména pro použití v energetických aplikacích.

Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

Elektrochemické metody čištění odpadních vod

Elektrochemické metody odstraňování nečistot představují vysoce flexibilní způsob řešení problematiky odpadní vody. Jsou vhodné pro odstranění těžkých kovů i organických nečistot, především u menších zdrojů kontaminace. Pro reálnou znečištěnou vodu bude vybrána vhodná elektrochemická metoda, jejíž účinnost bude experimentálně ověřena na modelovém systému. Cílem práce je nalézt vhodné provozní podmínky pro zpracování reálné vody.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Elektromembránové metody pro úpravu vod

Elektromembránové procesy představují vysoce flexibilní způsob řešení problematiky zpracování pitné i odpadní vody. Jsou vhodné pro odstranění nežádoucích iontů především u menších zdrojů kontaminace. Pro reálnou znečištěnou vodu bude vybrána vhodná elektromembránová metoda, jejíž účinnost bude experimentálně ověřena na modelovém systému. Cílem práce je nalézt vhodné provozní podmínky pro zpracování reálné vody.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Fotokatalytické čištění vzduchu

Zněčištění vzduchu představuje zásadní problém pro obyvatele především městských aglomerací. Tématem práce je příprava kompositních fotokatalyzátorů na bázi oxidu titaničitého a různých forem uhlíku ve formě tenkých povlaků a stanovení jejich účinnosti pro odbourávání NO a těkavých rozpouštědel (hexan, toluen) ze vzduchu. Důraz bude kladen na výběr katalyzátoru, dále vliv vlhkosti a počáteční koncentrace látky ve vzduchu.

Vedoucí práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

Přepracování dihydrátu síranu vápenatého z výroby titanové běloby

Při výrobě nejpoužívanějšího bílého pigmentu - titanové běloby - vzniká jako vedlejší produkt dihydrát síranu vápenatého. Jeho další zpracování je z hlediska ekonomického i ekologického velmi významné. Cílem této bakalářské práce je na základě literární rešerše vybrat a experimentálně ověřit možnosti jeho přepracování na další průmyslově zajímavé produkty.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Přepracování heptahydrátu síranu železnatého z výroby titanové běloby

Při výrobě nejpoužívanějšího bílého pigmentu - titanové běloby - vzniká jako vedlejší produkt heptahydrát síranu železnatého. Jeho další zpracování je z hlediska ekonomického i ekologického velmi významné. Cílem této bakalářské práce je na základě literární rešerše vybrat a experimentálně ověřit možnosti jeho přepracování na další průmyslově zajímavé produkty.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Příprava sorbentů pro odstranění toxických látek z vod

Použití jílů jako selektivních adsorbentů pro odstranění nebezpečných látek je velice efektivní a účinné. Práce je zaměřena na přípravu vysoce účinných sorbentů z kaolinu. Přírodní kaolin bude tepelně upravován na metakaolin a následně modifikován a rehydratován při různých teplotách na vysoce porézní sorbent. Tento sorbent bude charakterizován pomocí RTG difrakce, IČ spektrometrie, měření specifického povrchu a distribuce pórů. Na připravených materiálech pak bude provedena sorpce vybraných iontů.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Problematika emisí rtuti

V roce 2021 by měly na celoevropské úrovni začít platit nové emisní standardy pro velké spalovací zdroje včetně uhelných elektráren, jejichž součástí jsou nově limity emisí rtuti, které dosud neexistovaly a emise rtuti byly pouze monitorovány. Rešeršní část práce bude zaměřena na problematiku emisí rtuti a možné způsoby jejího odstraňování. Praktická část pak bude zaměřena na možnosti stanovení nízkých koncentrací rtuti.

Vedoucí práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Stanovení texturních charakteristik biochar

Biochar je vysoce porézní materiál, tvořený převážně uhlíkem. Vyrábí se pyrolýzou z různých materiálů organického původu, např. z biomasy nebo různých dřevin. Je používán jako sorbent pro toxické látky např. arsenu. Cílem práce bude stanovit texturní parametry (specifický povrch, distribuce pórů a skutečná hustota) biocharů vyrobených z různých organických látek za různých teplot.

Vedoucí práce: Ing. Miloslav Lhotka, PhD.

Studium neutralizace kyseliny sírové průmyslově používanými hydroxidy vápenatými

K nejpoužívanějším metodám zpracování kyselých odpadních vod obsahujících sloučeniny síry patří jejich neutralizace vhodnými činidly, např. hydroxidem vápenatým. Fyzikálně - chemické vlastnosti vznikajícího produktu ovlivňují jak samotnou technologii následného zpracování, např. filtraci a sušení, tak i jeho další využití v technické praxi. Cílem této práce je za různých reakčních podmínek připravit vzorky produktu neutralizační reakce a charakterizovat je z hlediska chemického a fázového složení, tvaru a velikosti připravených částic atd.

Vedoucí práce: Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.

Světlem aktivované samočistící materiály obsahující kompositní fotokatalyzátory na bázi TiO2

Jedná se o přípravu modifikovaných fotokatalyzátorů, jejich aplikace do nátěrů a sledování samočistících vlastností (barevné inkousty) a schopnosti čistit vzduch od těkavých látek (NOx, toluen, aldehydy).

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

Využití bentonitu při výrobě průmyslových hnojiv

Změna klimatu v posledních letech vede k výrazným výkyvům srážek, což přináší problémy se zadržováním vody v krajině a především na polích. Bentonit je přirozeně se vyskytující reziduální hornina s dobrými sorpčními vlastnostmi. Obsahem práce bude studium možnosti využít tento materiál při výrobě průmyslových hnojiv za účelem snížení rychlosti uvolňování živin a současně pro zlepšení zádrže vody hnojené půdy.

Vedoucí práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Využití membránových separací v ochraně životního prostředí

Membránové separace představují vhodnou alternativu ke standardním separačním procesům. Tato práce je zaměřena na experimentální stanovení permeačních charakteristik a separačních vlastností připravených membrán pro odstraňování CO2, VOC popř. jiných složek z plynných směsí. Budou syntetizovány membrány na bázi polymerů a kompozitní membrány polymer-plnivo.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

z oblasti Studia palivových článků

Charakterizace komponent vysokoteplotních palivových článků (SOFC)

Vysokoteplotní palivové články mají díky rychlé kinetice elektrodových reakcí vysokou účinnost. Jejich významnou výhodou je možnost přechodu do režimu elektrolýzy a jsou tak vhodné pro systémy skladování energie. Klíčovou součástí je keramický elektrolyt vodivý pro oxidový iont při teplotách nad 600 °C. Práce je zaměřena na nanášení elektrod na keramický elektrolyt a následná charakterizace vlastností připravených článků. Výsledky budou použity pro návrh kogenerační jednotky s vysokou účinností.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Elektrochemické chování kyseliny fosforité na uhlíkových elektrodách

Palivové články představují perspektivní technologii pro konverzi energie chemické na enerii elektrickou. Mezi zásadní výhody této technologie patří ve srovnání s tepelnými stroji výrazně vyšší účinnost a v závislosti na použitém palivu také omezení emisí. Jedním ze zajímavých zástupců palivových článků je středněteplotní palivový článek typu PEM (proton exchange membrane), který je provozován při teplotách v rozmezí 100 až 200 °C a nejčastěji obsahuje membránu na bázi polybenzimidazolu dopovaného kyselinou fosforečnou, která však není při provozních podmínkách palivového článku stabilní a částečně se redukuje na sloučeniny fosforu v nižším oxidačním stupni. Cílem této práce je prostudovat elektrochemické vlastnosti vybraných kyselin fosforu na vybraných uhlíkových elektrodách při podmínkách relevantních pro provoz zmíněného palivového článku.

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D.
Konzultant práce: Ing. Martin Prokop, Ph.D.

Matematické modelování (počítačové simulace) palivových článků typu PEM s využitím programu COMSOL a Matlab

Matematické modelování, respektive počítačové simulace, představují výjimečně užitečný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a probíhajících fyzikálně-chemických dějů. Toho lze následně využít k optimalizaci těchto zařízení. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis vodíkových palivových článků. Toto téma spadá do oblasti „Vodíkové ekonomiky“ a konverze a uskladnění přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Počítačové simulace budou probíhat v programech COMSOL, Matlab, případně FLUENT.

Vedoucí práce: Ing. Roman Kodým, Ph.D.

Příprava a charakterizace katalyzátorů pro palivové články a elektrolyzéry typu PEM

Na vhodné nosiče budou naneseny částice katalyzátoru na bázi Pt kovů. Následně bude provedena charakterizace připravených katalyzátorů s ohledem na požadované reakce. Nejlepší katalyzátory budou použity pro přípravu elektrod do PEM reaktoru.

Vedoucí práce: Ing. Jakub Mališ, Ph.D.

Příprava kompozitu MEA pro palivové články typu PEM

Palivové články představují perspektivní technologii budoucího zásobování společnosti energií. Mezi zásadní výhody této technologie patří ve srovnání s tepelnými stroji výrazně vyšší účinnost a zejména pak omezené emise. Tato práce je zaměřena na způsob přípravy základního kompozitu elektroda/membrána/elektroda (tzv. membrane electrode assembly MEA)do palivových článků typu PEM (proton exchange membrane). Cílem této práce je optimalizovat způsob přípravy MEA z komerčních prekurzorů s ohledem na dosažení požadovaného výkonu.

Vedoucí práce: Ing. Jakub Mališ, Ph.D.

Vliv provozních podmínek na výkon svazku palivových článků typu PEM

Palivové články představují perspektivní technologii budoucího zásobování společnosti energií. Mezi zásadní výhody této technologie patří ve srovnání s tepelnými stroji výrazně vyšší účinnost a zejména pak omezené emise. Tato práce je zaměřena na vývoj APU jednotky se svazkem palivových článků typu PEM (proton exchange membrane). Tento typ článku poskytuje různý výkon v závislosti na provozních podmínkách (teplotě, vlhoksti, složení paliva, přítomnosti kontaminantů). Cílem této práce je posoudit vliv vybraných provozních parametrů na výkon a životnost palivového článku.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.
Konzultant práce: Ing. Jakub Mališ, Ph.D.

z oblasti Syntézy léčiv

Elektrochemická syntéza vysoce selektivních oxidačních činidel na bázi 2-jodylbenzoové kyseliny (IBX)

Selektivní oxidace alkoholů na aldehydy, ketony, karboxylové sloučeniny a jejich deriváty představuje klíčový krok při výrobě řady léčiv a jiných chemických specialit. V praxi používaná selektivní oxidační činidla ve své struktuře většinou obsahují přechodné kovy jako Cr, Mn, Ni či Ru. To vzhledem k toxicitě těchto kovů výrazně zvyšuje náklady na zpracování a ekologickou likvidaci odpadů. Adekvátní náhradou těchto látek jsou benigní oxidační činidla na bázi hypervalentních sloučenin jódu. Příkladem může být 2-jodylbenzoová kyselina, často používaná v kombinaci s peroxosíranem jako koncovým oxidačním činidlem. Z důvodu nebezpečí spojeného se skladováním větších množství nestabilního peroxosíranu se však uvedeného postupu využívá pouze v laboratorním měřítku. Řešením tohoto problému může být elektrochemická generace příslušného oxidantu z jeho stabilního prekurzoru. Cílem této práce je studium elektrochemické syntézy vybraných oxidačních činidel obsahujících atom hypervalentního jódu.

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D.

Kompozitní materiály na bázi TiO2-aktivní uhlí pro úpravu vod z farmaceutických výrob

Tématem bude zhodnocení možnosti aplikace materiálů využívajících kombinace adsorpce a fotokatalytické oxidace pro čištění odpadních vod. Součástí práce bude literární rešerše a dále pak příprava kompositních materiálů a praktické ověření jejich schopností odstraňovat obtížně mikrobiologicky odbouratelné látky z vod.

Vedoucí práce: Ing. Šárka Paušová, Ph.D.

Doktorská témata:

z oblasti Anorganické technologie

Katalytická transformace methanu na produkty vyšší užitné hodnoty

V současné době je věnována značná pozornost transformaci metanu popř. nižších uhlovodíků ze zemního plynu a bioplynu na produkty vyšší užitné hodnoty. Jedná se např. o procesy neoxidativní katalytické aromatizace metanu, selektivní oxidace metanu na metanol nebo dimethyl ether, apod. V rámci této práce bude vyvíjen vhodný katalyzátor pro vybraný proces. Bude studován vliv reakčních podmínek, vliv nosiče a procedury tvorby aktivní fáze na dosaženou konverzi methanu, stabilitu katalyzátoru a výtěžky produktů.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Kinetika katalytického rozkladu N2O na zeolitických katalyzátorech

Předmětem práce je studium kinetiky rozkladu N2O na zeolitických katalyzátorech strukturních typů MFI, FER a titanosilikátech obsahujících Fe a další přechodové kovy. Práce bude zaměřena na kinetická měření s cílem vyvinout spolehlivý kinetický model vhodný pro návrh průmyslových zařízení.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

Kinetika vysokoteplotního katalytického rozkladu N2O

Předmětem práce je studium rozkladu N2O na kovových oxidických katalyzátorech vhodných pro eliminaci N2O z reakčních plynů ve výrobě HNO3 (vlhké plyny s vysokou koncentrací NO o teplotě 750-900°C). Cílem této práce je vyhodnocení vlivu nosiče a struktury katalyticky aktivních oxidů na rozklad N2O na N2 a O2 při minimalizaci rozkladu přítomného NO. Pomocí kinetických měření bude dále studován i vliv ostatních složek přítomných v reálných reakčních plynech na stabilitu katalyzátoru.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

Matematické modelování chemických a membránových procesů v prostředí universálních simulačních programů

Univerzální simulační programy představují vhodný nástroj pro návrh nových a optimalizaci stávajících průmyslových technologií. V rámci této práce budou vyvinuty statické a dynamické modely vybraných pokročilých membránových nebo chemických technologií popř. jejich částí v prostředí univerzálních simulátorů umožňující studovat chování těchto technologií pomocí počítačového experimentu. Součástí práce bude verifikace vyvinutých modelů na základě provozních dat s cílem navrhnout změny (strukturální a parametrické) ve studované technologii sledující zlepšení ekonomických a ekologických ukazatelů.V práci budou využívány převážně univerzální simulační programy firmy Aspen Technology.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Membránový reaktor pro konverzi CO vodní parou

Vodík je důležitou chemickou surovinou, která nalezla uplatnění v řadě syntéz, při rafinacích a uplatňuje se i jako palivo. Konverze CO vodní parou (WGS) je jedním z kroků v řadě procesů výroby vodíku. Jedná se o rovnovážnou katalytickou reakci a předpokladem dosažení vysoké konverze je její realizace v membránovém reaktoru s kontinuálním odstraňováním některého z produktů. Náplní této práce bude vývoj a testování membránových reaktorů s membránou na bázi mikroporézních materiálů.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Příprava a charakterizace hybridních membrán pro separace plynů

Membránová separace plynů představuje jednu z perspektivních a energeticky úspornějších alternativ k některým v současnosti používaným separačním procesům (PSA, TSA apod.) V rámci této práce budou syntetizovány a charakterizovány hybridní membrány polymer-plnivo, které spojují výhody mikroporézních a polymerních membrán. Jako plniva bude využíváno mikroporézních materiálů na bázi ZIF-8, silikalitu-1, ETS, FAU, TS-1, AFX, MOF, které budou kombinovány s polymery na bázi polyimidů. Základním problémem při přípravě těchto materialů je zajištění mezifázové adheze plniva a matrice, neboť nedostatečná adheze snižuje pevnost a selektivitu membrány. Cílem práce je studium možností modifikace mirkoporézní fáze a polymeru tak, aby bylo dosaženo vysoké adheze polymer-plnivo. U připravených membrán bude studován vliv těchto modifikací na jejich separační vlastnosti v soustavách vybraných uhlovodíků, CO2 a H2.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Studium konverzních reakcí mezi kapalnou a pevnou fází

Konverzní reakce v systému kapalina - pevná fáze patří mezi heterogenní nekatalyzované reakce, které nacházejí široké uplatnění v průmyslové praxi. Tato práce bude zaměřena na studium možnosti průmyslového využití konverzní/ch reakce/í k přepracování vedlejších produktů s obsahem síranových iontů.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Jan Vídenský, CSc.
Konzultant práce: Ing. Martin Zlámal, Ph.D.

Využití iontově selektivních membrán v úpravě pitných a odpadních vod

Elektrochemické membránové procesy jsou v současnosti intenzivně rozvíjená oblast průmyslu. Vedle standardních aplikací jako je výroba pitné vody z brakické jsou tyto metody pro svou jednoduchost a vysokou účinnost vhodné i pro úpravu odpadních a procesních vod. Vzhledem k specifickým vlastnostem membrán je však nutné posuzovat jednotlivé aplikace individuálně s ohledem na složení zpracovávané vody. Tématem práce je výběr vhodného procesu a jeho optimalizace pro konkrétní případy zpracovávaných vod.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Využití membrán při čistění bioplynu

Membránové procesy představují perspektivní a energeticky úspornější alternativu k některým v současnosti používaným separačním procesům. V rámci této práce budou vyvíjeny membrány pro čištění bioplynu od CO2 a dalších nežádoucích nečistot.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

z oblasti Charakterizace a testování materiálů

Kompositní materiály/povlaky na bázi TiO2 pro fotokatalytické procesy v plynné fázi

Znečištění vzduchu představuje významný problém, k jehož řešení lze výhodně využít fotokatalytické procesy. Náplní této disertační práce je příprava nových fotokatalyticky aktivních kompositních materiálů na bázi TiO2 a stanovení jejich adsorpčních a fotokatalytických vlastností. Cílem je získat materiál mající současně dobré adsorpční vlastnosti a současně i vysokou schopnost odbourávat nežádoucí těkavé látky ve vzduchu. Součástí práce bude využití standardních ISO testů pro sledování kinetiky oxidačních reakcí (NOx, VOC) na povrchu připravených fotokatalyzátorů. Významnou částí je charakterizace materiálů/povlaků (RTG, SEM, BET, Ramanova spektroskopie) a dále vývoj/modifikace metod testování fotooxidačních vlastností připravených materiálů/povlaků pro účely čištění vzduchu.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

z oblasti Elektrochemie

Elektrochemické metody úpravy procesních vod

Elektrochemické metody jsou pro svou jednoduchost a vysokou účinnost vhodné pro úpravu procesních vod. Hlavní nevýhodou je zpravidla vyšší cenová náročnost. Elektrochemické metody tak nalézají uplatnění především při úpravě silně zasolených ev. jinak kontaminovaných vod, kde biochemické postupy selhávají. Aplikace jednotlivých metod je třeba optimalizovat s ohledem na konkrétní složení zpracovávaných vod.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Matematické modelování elektrochemických systémů

Matematické modelování představuje výjimečně silný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a k jejich následné optimalizaci. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis distribuce lokálních hodnot potenciálu a následně přenosu hmoty v elektrickém poli. Budou navrženy a implementovány matematické modely systémů s praktickým významem.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

Vysoce efektivní elektrochemická redukce CO2 - nevyčerpatelný zdroj jednoduchých organických sloučenin

Elektrochemická redukce CO2 v "zero-gap" uspořádání představuje vysoce efektivní, a ve spojení s obnovitelnými zdoji energie také nevyčerpatelný zdroj jednoduchých organických sloučenin jako jsou kyselina mravenčí, formaldehyd či methanol, které v jsou základem řady zavedených chemických technologií. V rámci práce bude detailně řešena tématika redukce CO2 a optimalizace jednotlivých komponent elektrolyzéru (elektrody, katalyzátory, membrána, celková konstrukce) a jeho provozu.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

z oblasti Elektrolýzy vody

Alkalická elektrolýza vody pro skladování energie

Alkalická elektrolýza vody je dnes nejvíce rozvinutou technologií elektrolytické výroby vodíku. Pro její začlenění do procesu skladování energie, je však nutné upravit její provozní parametry s ohledem na nárazový provoz. Vedle vývoje nových elektrodových katalyzátorů, iontově selektivních membrán je rovněž potřeba věnovat pozornost i vývoji konstrukce elektrolyzéru samotného.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

Elektrolýza vody jako zdroj vodíku pro energetické účely

Elektrolýza vody představuje nedílnou součást vodíkové ekonomiky jako přístupu k budoucímu zabezpečení lidské společnosti elektrickou energií. Stávající průmyslově využívané technologie však trpí zásadními nedostatky. Zejména pak relativně nízkou energetickou účinností a omezenou flexibilitou. Proto je tomuto problému v současnosti věnována široká pozornost celé řady pracovišť. Mezi hlavní studované problémy patří kinetika elektrodových dějů, absence vhodných elektrolytů a omezená korozní stabilita konstrukčních materiálů. Významný problém představuje rovněž celkové uspořádání procesu.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

Vysokoteplotní elektrolýza vody

Vysokoteplotní elektrolýza vody představuje moderní, vysoce perspektivní proces úzce spojený s problematikou optimalizace provozního režimu jednotek produkce elektrické energie, které jsou v současnosti využívány k regulaci zátěže distribuční sítě. Tato regulace je nezbytná vzhledem k narůstajícímu podílu nestabilních obnovitelných zdrojů připojitelných do distribuční sítě.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

z oblasti Fotokatalýzy

Inaktivace mikroorganismů a odstraňování persistentních polutantů ve vodách pomocí pokročilých oxidačních procesů

Budou aplikovány systémy UV/peroxid vodíku (kontinuální dávkování nebo elektrochemická generace in situ) a UV/fotokatalyzátoru. Jako mikroorganismy budou studovány (samostatně nebo v kombinaci) gram-pozitivní bakterie (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa) a gram-negativní (Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus). Ty se běžně vyskytují ve vodách a navíc modelují dobře mikroorganismy (Pseudomonas.. .a Staphylococcus...), které jsou i) často ve vodách bazénů ii) jsou odolnější vůči dezinfekci nebo iii) snadno vytvářejí biofilmy. K dosažení nejvyšší efektivity budou optimalizovány podmínky obou procesů. Procesy budou sledovány i z hlediska účinnosti pro odbourávání modelových polutantů vod.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

Kompositní materiály/povlaky na bázi TiO2 pro fotokatalytické procesy v plynné fázi

Znečištění vzduchu představuje významný problém, k jehož řešení lze výhodně využít fotokatalytické procesy. Náplní této disertační práce je příprava nových fotokatalyticky aktivních kompositních materiálů na bázi TiO2 a stanovení jejich adsorpčních a fotokatalytických vlastností. Cílem je získat materiál mající současně dobré adsorpční vlastnosti a současně i vysokou schopnost odbourávat nežádoucí těkavé látky ve vzduchu. Součástí práce bude využití standardních ISO testů pro sledování kinetiky oxidačních reakcí (NOx, VOC) na povrchu připravených fotokatalyzátorů. Významnou částí je charakterizace materiálů/povlaků (RTG, SEM, BET, Ramanova spektroskopie) a dále vývoj/modifikace metod testování fotooxidačních vlastností připravených materiálů/povlaků pro účely čištění vzduchu.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

Samočistící a desinfikující povlaky na bázi TiO2 a ZnO

Hlavní náplní práce je příprava fotokatalyticky aktivních povlaků/ nátěrů na bázi TiO2 a ZnO aplikací různých metod na vhodných podkladech (např. keramika, sklo, kovy, omítky, betonové stěrky). Významnou částí je charakterizace filmů (RTG, SEM, Ramanova spektroskopie) a vývoj metod umožňujících testování fotooxidačních, hydrofilních a antibakteriálních vlastností připravených vrstev. Studovanými parametry budou především metoda nanášení prekurzoru (ponoření, stříkání), dále vliv pojiva a substrátu.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

Získávání vodíku z vody slunečním světlem

Získávání vodíku jako alternativního zdroje/nosiče energie je v současné době velmi významným a intenzivně studovaným procesem. Jednou z možností je jeho přímá produkce z vody pomocí slunečního světla. Tématem této disertační práce je příprava polovodičových fotoanod a fotokatod pro fotoelektrochemický rozklad vody. Budou použity různé metody přípravy (aerosolová pyrolýza, sprejová pyrolýza,…), řada technik charakterizace (RTG, GDS, UV-VIS, BET, SEM) a stanoveny fotoelektrochemické vlastnosti (potenciál otevřeného obvodu, fotoproud, IPCE). Pozornost bude věnována vlivu složení, krystalické struktury, tloušťky a porosity vrstvy. Nejslibnější fotoanody a fotokatody budou aplikovány v tandemovém solárním fotoelektrochemickém článku a stanovena účinnost pro rozklad vody slunečním světlem na vodík a kyslík.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

z oblasti Katalýzy

Katalytická transformace methanu na produkty vyšší užitné hodnoty

V současné době je věnována značná pozornost transformaci metanu popř. nižších uhlovodíků ze zemního plynu a bioplynu na produkty vyšší užitné hodnoty. Jedná se např. o procesy neoxidativní katalytické aromatizace metanu, selektivní oxidace metanu na metanol nebo dimethyl ether, apod. V rámci této práce bude vyvíjen vhodný katalyzátor pro vybraný proces. Bude studován vliv reakčních podmínek, vliv nosiče a procedury tvorby aktivní fáze na dosaženou konverzi methanu, stabilitu katalyzátoru a výtěžky produktů.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Kinetika katalytického rozkladu N2O na zeolitických katalyzátorech

Předmětem práce je studium kinetiky rozkladu N2O na zeolitických katalyzátorech strukturních typů MFI, FER a titanosilikátech obsahujících Fe a další přechodové kovy. Práce bude zaměřena na kinetická měření s cílem vyvinout spolehlivý kinetický model vhodný pro návrh průmyslových zařízení.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

Kinetika vysokoteplotního katalytického rozkladu N2O

Předmětem práce je studium rozkladu N2O na kovových oxidických katalyzátorech vhodných pro eliminaci N2O z reakčních plynů ve výrobě HNO3 (vlhké plyny s vysokou koncentrací NO o teplotě 750-900°C). Cílem této práce je vyhodnocení vlivu nosiče a struktury katalyticky aktivních oxidů na rozklad N2O na N2 a O2 při minimalizaci rozkladu přítomného NO. Pomocí kinetických měření bude dále studován i vliv ostatních složek přítomných v reálných reakčních plynech na stabilitu katalyzátoru.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

Matematické modelování katalytického reaktoru pro oxidaci amoniaku s nízkými emisemi N2O

Předmětem práce je vývoj dynamického matematického modelu katalytického reaktoru vysokoteplotní katalytické oxidace amoniaku s použitím katalytických systémů umožňujících snížit emise N2O z výroben kyseliny dusičné. Ve srovnání s doposud používanými Pt-Rh katalyzátory. V rámci práce budou zpracovávána laboratorní a provozní data s cílem navrhnout průmyslový reaktor s nízkými emisemi N2O.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

Membránový reaktor pro konverzi CO vodní parou

Vodík je důležitou chemickou surovinou, která nalezla uplatnění v řadě syntéz, při rafinacích a uplatňuje se i jako palivo. Konverze CO vodní parou (WGS) je jedním z kroků v řadě procesů výroby vodíku. Jedná se o rovnovážnou katalytickou reakci a předpokladem dosažení vysoké konverze je její realizace v membránovém reaktoru s kontinuálním odstraňováním některého z produktů. Náplní této práce bude vývoj a testování membránových reaktorů s membránou na bázi mikroporézních materiálů.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

z oblasti Matematického modelování a simulací

Matematické modelování chemických a membránových procesů v prostředí universálních simulačních programů

Univerzální simulační programy představují vhodný nástroj pro návrh nových a optimalizaci stávajících průmyslových technologií. V rámci této práce budou vyvinuty statické a dynamické modely vybraných pokročilých membránových nebo chemických technologií popř. jejich částí v prostředí univerzálních simulátorů umožňující studovat chování těchto technologií pomocí počítačového experimentu. Součástí práce bude verifikace vyvinutých modelů na základě provozních dat s cílem navrhnout změny (strukturální a parametrické) ve studované technologii sledující zlepšení ekonomických a ekologických ukazatelů.V práci budou využívány převážně univerzální simulační programy firmy Aspen Technology.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Matematické modelování elektrochemických systémů

Matematické modelování představuje výjimečně silný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a k jejich následné optimalizaci. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis distribuce lokálních hodnot potenciálu a následně přenosu hmoty v elektrickém poli. Budou navrženy a implementovány matematické modely systémů s praktickým významem.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

Matematické modelování katalytického reaktoru pro oxidaci amoniaku s nízkými emisemi N2O

Předmětem práce je vývoj dynamického matematického modelu katalytického reaktoru vysokoteplotní katalytické oxidace amoniaku s použitím katalytických systémů umožňujících snížit emise N2O z výroben kyseliny dusičné. Ve srovnání s doposud používanými Pt-Rh katalyzátory. V rámci práce budou zpracovávána laboratorní a provozní data s cílem navrhnout průmyslový reaktor s nízkými emisemi N2O.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla
Konzultant práce: Ing. Milan Bernauer, Ph.D.

z oblasti Membránových aplikací

Matematické modelování chemických a membránových procesů v prostředí universálních simulačních programů

Univerzální simulační programy představují vhodný nástroj pro návrh nových a optimalizaci stávajících průmyslových technologií. V rámci této práce budou vyvinuty statické a dynamické modely vybraných pokročilých membránových nebo chemických technologií popř. jejich částí v prostředí univerzálních simulátorů umožňující studovat chování těchto technologií pomocí počítačového experimentu. Součástí práce bude verifikace vyvinutých modelů na základě provozních dat s cílem navrhnout změny (strukturální a parametrické) ve studované technologii sledující zlepšení ekonomických a ekologických ukazatelů.V práci budou využívány převážně univerzální simulační programy firmy Aspen Technology.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Membránový reaktor pro konverzi CO vodní parou

Vodík je důležitou chemickou surovinou, která nalezla uplatnění v řadě syntéz, při rafinacích a uplatňuje se i jako palivo. Konverze CO vodní parou (WGS) je jedním z kroků v řadě procesů výroby vodíku. Jedná se o rovnovážnou katalytickou reakci a předpokladem dosažení vysoké konverze je její realizace v membránovém reaktoru s kontinuálním odstraňováním některého z produktů. Náplní této práce bude vývoj a testování membránových reaktorů s membránou na bázi mikroporézních materiálů.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Příprava a charakterizace hybridních membrán pro separace plynů

Membránová separace plynů představuje jednu z perspektivních a energeticky úspornějších alternativ k některým v současnosti používaným separačním procesům (PSA, TSA apod.) V rámci této práce budou syntetizovány a charakterizovány hybridní membrány polymer-plnivo, které spojují výhody mikroporézních a polymerních membrán. Jako plniva bude využíváno mikroporézních materiálů na bázi ZIF-8, silikalitu-1, ETS, FAU, TS-1, AFX, MOF, které budou kombinovány s polymery na bázi polyimidů. Základním problémem při přípravě těchto materialů je zajištění mezifázové adheze plniva a matrice, neboť nedostatečná adheze snižuje pevnost a selektivitu membrány. Cílem práce je studium možností modifikace mirkoporézní fáze a polymeru tak, aby bylo dosaženo vysoké adheze polymer-plnivo. U připravených membrán bude studován vliv těchto modifikací na jejich separační vlastnosti v soustavách vybraných uhlovodíků, CO2 a H2.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

Využití iontově selektivních membrán v úpravě pitných a odpadních vod

Elektrochemické membránové procesy jsou v současnosti intenzivně rozvíjená oblast průmyslu. Vedle standardních aplikací jako je výroba pitné vody z brakické jsou tyto metody pro svou jednoduchost a vysokou účinnost vhodné i pro úpravu odpadních a procesních vod. Vzhledem k specifickým vlastnostem membrán je však nutné posuzovat jednotlivé aplikace individuálně s ohledem na složení zpracovávané vody. Tématem práce je výběr vhodného procesu a jeho optimalizace pro konkrétní případy zpracovávaných vod.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Využití membrán při čistění bioplynu

Membránové procesy představují perspektivní a energeticky úspornější alternativu k některým v současnosti používaným separačním procesům. V rámci této práce budou vyvíjeny membrány pro čištění bioplynu od CO2 a dalších nežádoucích nečistot.

Vedoucí práce: Dr. Ing. Vlastimil Fíla

z oblasti Ochrany životního prostředí

Elektrochemické metody úpravy procesních vod

Elektrochemické metody jsou pro svou jednoduchost a vysokou účinnost vhodné pro úpravu procesních vod. Hlavní nevýhodou je zpravidla vyšší cenová náročnost. Elektrochemické metody tak nalézají uplatnění především při úpravě silně zasolených ev. jinak kontaminovaných vod, kde biochemické postupy selhávají. Aplikace jednotlivých metod je třeba optimalizovat s ohledem na konkrétní složení zpracovávaných vod.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

Inaktivace mikroorganismů a odstraňování persistentních polutantů ve vodách pomocí pokročilých oxidačních procesů

Budou aplikovány systémy UV/peroxid vodíku (kontinuální dávkování nebo elektrochemická generace in situ) a UV/fotokatalyzátoru. Jako mikroorganismy budou studovány (samostatně nebo v kombinaci) gram-pozitivní bakterie (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa) a gram-negativní (Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus). Ty se běžně vyskytují ve vodách a navíc modelují dobře mikroorganismy (Pseudomonas.. .a Staphylococcus...), které jsou i) často ve vodách bazénů ii) jsou odolnější vůči dezinfekci nebo iii) snadno vytvářejí biofilmy. K dosažení nejvyšší efektivity budou optimalizovány podmínky obou procesů. Procesy budou sledovány i z hlediska účinnosti pro odbourávání modelových polutantů vod.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

Kompositní materiály/povlaky na bázi TiO2 pro fotokatalytické procesy v plynné fázi

Znečištění vzduchu představuje významný problém, k jehož řešení lze výhodně využít fotokatalytické procesy. Náplní této disertační práce je příprava nových fotokatalyticky aktivních kompositních materiálů na bázi TiO2 a stanovení jejich adsorpčních a fotokatalytických vlastností. Cílem je získat materiál mající současně dobré adsorpční vlastnosti a současně i vysokou schopnost odbourávat nežádoucí těkavé látky ve vzduchu. Součástí práce bude využití standardních ISO testů pro sledování kinetiky oxidačních reakcí (NOx, VOC) na povrchu připravených fotokatalyzátorů. Významnou částí je charakterizace materiálů/povlaků (RTG, SEM, BET, Ramanova spektroskopie) a dále vývoj/modifikace metod testování fotooxidačních vlastností připravených materiálů/povlaků pro účely čištění vzduchu.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa
Konzultant práce: Ing. Michal Baudys, Ph.D.

Samočistící a desinfikující povlaky na bázi TiO2 a ZnO

Hlavní náplní práce je příprava fotokatalyticky aktivních povlaků/ nátěrů na bázi TiO2 a ZnO aplikací různých metod na vhodných podkladech (např. keramika, sklo, kovy, omítky, betonové stěrky). Významnou částí je charakterizace filmů (RTG, SEM, Ramanova spektroskopie) a vývoj metod umožňujících testování fotooxidačních, hydrofilních a antibakteriálních vlastností připravených vrstev. Studovanými parametry budou především metoda nanášení prekurzoru (ponoření, stříkání), dále vliv pojiva a substrátu.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

Využití iontově selektivních membrán v úpravě pitných a odpadních vod

Elektrochemické membránové procesy jsou v současnosti intenzivně rozvíjená oblast průmyslu. Vedle standardních aplikací jako je výroba pitné vody z brakické jsou tyto metody pro svou jednoduchost a vysokou účinnost vhodné i pro úpravu odpadních a procesních vod. Vzhledem k specifickým vlastnostem membrán je však nutné posuzovat jednotlivé aplikace individuálně s ohledem na složení zpracovávané vody. Tématem práce je výběr vhodného procesu a jeho optimalizace pro konkrétní případy zpracovávaných vod.

Vedoucí práce: Doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.

z oblasti Studia palivových článků

Studie degradačních dějů ve středněteplotním palivovém článku typu PEM

Pozornost celé řady světových pracovišť zabývajících se problematikou palivových článků typu PEM se snaží vyřešit problém zvýšení jejich provozní teploty na hodnotu vyšší než 100 °C. Veškeré dosud prakticky používané systémy jsou založeny na bázickém polymerním elektrolytu impregnovaném přebytkem kyseliny fosforečné. Jako katalytická vrstva pak slouží struktury založené na polymerem vázaných Pt částicích fixovaných na uhlíkovém nosiči. Zásadní nevýhodu tohoto uspořádání představuje vysoká korozní agresivita kyseliny fosforečné za používaných provozních teplot. Bližší pochopení a popis těchto dějů tak představuje klíčový problém pro další optimalizaci a budoucí aplikaci těchto systémů.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

Vývoj a optimalizace komponent svazku palivových článků typu PEM

S rozvojem pokročilých katalyzátorů a konstrukčních materiálů vyvstává otázka jejich dopadu na chování palivových článků pro různá konstrukční uspořádání. Cílem této práce bude optimalizovat zejména konstrukci a konstrukční materiály bipolárních desek pro svazky palivových článků využívajících dva odlišné typy katalyzátoru a ověřit výsledky v rámci svazků laboratorních rozměrů, tj. o výkonech v řádu stovek wattů. Bude rovněž ověřena možnost využití svazku v návazné aplikaci zaměřené na malou mobilní jednotku poháněnou energií generovanou tímto palivovým článkem.

Vedoucí práce: Prof. Dr. Ing. Karel Bouzek