Činnost pracovní skupiny ve většině témat pokrývá celou oblast od základního výzkumu až po uvedení do praxe. Tematicky je orientována zejména na využití elektrochemie v energetice (využití vodíku jako energetického vektoru, jako paliva pro vodíkovou mobilitu, či jako surovinu pro dekarbonizaci průmyslu), ochraně životního prostředí (úprava a čištění odpadních vod), elektrochemickým membránovým procesům (elektrodialýza) a elektrochemické syntéze látek se zvláštním zaměřením na farmacii. Za tímto účelem je vedle řady moderních experimentálních metod využíváno rovněž také matematické modelování a počítačové simulace s pomocí moderního softwarového vybavení a výkonné výpočetní techniky. Výhody matematického a experimentálního přístupu se účinně kombinují, což významně urychluje proces poznání, popřípadě jeho uvedení do praxe. Pozornost je věnována jak popisu principů elektrochemických dějů, tak návrhu a optimalizaci průmyslových jednotek ve spolupráci s průmyslovými partnery.
OBLASTI VÝZKUMU
Vodíkové technologie
- Příprava a charakterizace katalyzátorů pro palivové články a elektrolýzu vody
- Příprava komponent pro palivové články a elektrolyzéry
- Vývoj alkalické a PEM elektrolýzy vody
- Studium vlastností iontově vodivých polymerů pro vodíkové technologie
- Studium základních dějů ve vysokoteplotních reverzibilních palivových článcích
- Integrace elektrolyzérů a palivových článků do praktických aplikací
- Studium degradačních dějů na fázových rozhraních v elektrochemických systémech
Úprava a zpracování vody elektrochemickými a elektromembránovými postupy
- Vývoj a optimalizace procesu elektrodialýzy
- Pokročilé elektrochemické oxidační procesy (odstranění organických polutantů)
- Odstraňování nežádoucích iontů pomocí vysokopovrchových elektrod
Elektrosyntéza produktů s vysokou přidanou hodnotou
- Syntéza hypervalentních sloučenin jódu (selektivní oxidační činidla)
- Elektroorganická syntéza v přípravě léčiv
- Vylučování povlaků drahých kovů
Matematické modelování
V rámci výzkumné skupiny slouží především jako výzkumná podpora v rámci výše uvedených tematických oblastí (palivové články, alkalická elektrolýza, elektrodialýza atd.), zejména s ohledem na:
- Matematickou validaci experimentálních výsledků
- Studium chování systému na lokální úrovni a v krajních režimech obtížně dosažitelných experimentálně
- Návrh a optimalizaci elektrochemických jednotek pilotních a průmyslových velikostí
VYBAVENÍ LABORATOŘÍ
- Emisní spektrofotometr s indukčně vázanou plazmou - ICP-OES Optima 8000
- Frekvenční analyzátory a potenciostaty Solartron (0,1mHz -1MHz, 2A)
- Skenovací elektrochemický mikroskop (Sensolytics) (mikroelektrody 1mm – 100 mm)
- Spektrofotoelektrochemický systém (1 mm, UV Vis)
- Výkonové potenciostaty Autolab (Metrohm), Zennium (Zahner), (Biologic) (1nA-20A)
- Multikanálový výkonový potenciostat Autolab (Metrohm), Parstat (PAR & Solartron Analytical) (1pA- 20A)
- Rotační diskové elektrody (s prstencem) (Pine, Metrohm)
- UV-Vis spektrofotometr (Agilent Technologies)
- Hmotnostní spektrometr Prima BT (0-200 amu)
- Poloprovozní elektrolyzér ElectroCell (400 cm2)
- Nanášecí techniky - CNC ultrazvuková naprašovačka, sítotisk, tapecasting
- Testovací stanice PEM palivových článků (1mW-1000W)
- Testovací stanice elektrolýzy vody (1W-900W)
- Laserová řezačka Thunder Laser
- 3D tiskárny, CNC řezací plotr
- Vysokoteplotní pec do 1800 °C
- Výkonné standalone výpočetní stanice a softwarové vybavení (COMSOL Mylptiphysics, Matlab, Aspen, jazyk JULIA) pro matematické modelování a počítačové simulace
Ostatní vybavení: Automatické titrátory, pece, pH metry, LCR můstky, osciloskopy, elektronické zátěže, centrifuga, optické mikroskopy, termostaty, kryostaty, mlýnky, hydraulický lis...