|
|
2D materials for electrocatalysis and hydrogen generation as clean energy source
Sanna, Michela ; Kim, Daewoo (oponent) ; Urso, Mario (oponent) ; Pumera, Martin (vedoucí práce)
The electrochemical production of hydrogen from water is gaining more attention as a clean and renewable energy source in response to the alarming environmental issues caused by the exploitation of fossil fuels during the last centuries. However, the process can be considered an environmentally friendly alternative only if it is fuelled using renewable sources of energy, like solar energy, the largest carbon-free resource available on our planet. Solar energy can be converted to electricity via solar panels and electrical energy be used for water splitting via electrocatalysts, such as platinum. Alternatively, the water splitting to hydrogen can be carried out directly via solar light energy. However, the yields of direct photochemical water splitting are low. The combination of both approaches, also called photoelectrochemical water splitting, combines the best of both worlds – electrocatalytic water splitting with the aid of photons. For these reason, the study of novel materials based on earth-abundant elements that can be applied as photoelectrocatalysts for hydrogen generation is fundamental to guiding society toward more sustainable energy production. This thesis explores the potential of the emerging two-dimensional (2D) materials and related layered compounds, alongside investigations into the utility of 3D printing for fabricating functional electrodes in the field of photoelectrochemistry. The study of several transition metal selenophosphites confirmed their potential as photoelectrocatalysts for hydrogen generation, in particular under the influence of visible light. MAX phases were modified through exposure to fluorine gas and the properties of the obtained fluorinated MAX were investigated, starting from their morphology to their potential as photoelectrocatalysts for the hydrogen evolution reaction. The fluorinated phases showed better performances compared to the untreated MAX phases. The improved catalytic activity was attributed to photoactive oxyfluorides that formed as a consequence of the fluorination process. The photoactivity of the MAX phases was further investigated both by theoretical and experimental approaches, to understand the origin of the photocatalytic behaviour. The results showed that the presence of oxide impurities on the phases plays a crucial role in the photoelectrochemical production of hydrogen. The role of the oxides in the photocatalytic activity of these compounds inspired the fabrication and investigation of 3D printed electrodes and their modification with atomic layer deposited oxides, like TiO2, SiO2, and Al2O3. Also in this case, the presence of a thin layer of oxide on the surface of the electrode contributed to significantly better performances under the influence of visible light. The obtained results demonstrated the importance of the fundamental study of novel 2D materials for application in the photoelectrochemical production of hydrogen and open new insights into the fabrication of innovative 3D printed conductive devices that can be modified with functional materials for energy conversion.
|
|
|
Návrh energetických systémů využívajících vodík jako palivo
Slováček, Adam ; Bébar, Ladislav (oponent) ; Houdková, Lucie (vedoucí práce)
Smyslem této práce je shromáždit poznatky v oblasti současného stavu energetické využitelnosti vodíku a budoucích energetických systémů. V přehledu jsou uvedeny možné postupy výroby vodíku, ve kterých dominuje parní reformování zemního plynu. V hlavní části bude parní reforming podroben zjednodušené analýze energetické náročnosti spolu s elektrolýzou vody. Aktuální výsledky budou srovnány s energetickou využitelností vodíku a výsledky budou diskutovány. Další část je věnována energetickému využití vodíku založená na znalosti fyzikálně-chemických vlastností vodíku vstažené k bezpečnosti. Využitelnost bude rozčleněna na generování tepelné energie prostřednictvím hořáků, elektrické energie prostřednictvím palivových článků, mechanické energie prostřednictvím spalovacích motorů a v poslední řadě chemického transportu energie. Na závěr bude vytvoření perspektivních energetických systémů využívající vodík jako palivo, které lze uplatnit ve velkém měřítku.
|
|
|
Výroba a uskladnění vodíku
Čoček, Bedřich ; Fišer, Jan (oponent) ; Hejčík, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je přednést přehled technologií výroby a způsobů uskladnění vodíku. Zvolené úkoly byly řešeny za pomocí odborné literatury a vědeckých článků na danou tématiku. V práci je popsáno deset výrobních technologii. Jedná se o výrobu z fosilních paliv, vody a biomasy. Práce také obsahuje pět způsobů uskladnění vodíku pro stacionární a mobilní aplikace. Jde o uskladnění v plynné a kapalné fázi, hydridech kovů a skladování za pomocí sorpce.
|
|
|
Vodíkový autobus
Kopecký, Petr ; Březina, Michal (oponent) ; Štětina, Josef (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá vodíkovými autobusy, jejich koncepcí, vlastnostmi, praktickým uplatněním a ekonomikou provozu. Pojednává také o bezpečnosti a vodíkové infrastruktuře, zejména o výrobě, skladování a využití vodíku, přičemž jsou zmíněny i budoucí možnosti. Různá technická řešení jsou hodnocena s ohledem na specifika autobusů. Nabízí tak všeobecný přehled problematiky vodíkových autobusů a související infrastruktury.
|
|
|
Návrh energetických systémů využívajících vodík jako palivo
Slováček, Adam ; Kermes, Vít (oponent) ; Houdková, Lucie (vedoucí práce)
Předmětem diplomové práce je shromáždit poznatky v oblasti výroby a využití vodíku. V této práci je část věnovaná srovnáním doposud existujících procesů výroby vodíku, kde převážnou většinu zaplňují fosilní paliva. Další část je věnována podkladů k nové studii založené na několika vybraných patentech a pokusu o provedení experimentu slibujícího novou metodu rozkladu vody. Na základě dostupných dat bude provedena energetická bilance a navrženy energetické systémy využívající vodík jako palivo. Závěrem jsou zhodnoceny budoucí možnosti v oblasti vodíkové energetiky.
|
|
|
Možnosti jaderné energetiky v oblasti produkce energií a médií
Svoboda, Filip ; Lisý, Martin (oponent) ; Milčák, Pavel (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je možnost propojení jaderných elektráren s technologiemi pro akumulaci energie (konkrétně s výrobou vodíku) a následná bilance výroby elektrické energie a vodíku při kombinaci těchto hybridních systémů s fotovoltaickými elektrárnami. Při velkých instalovaných výkonech obnovitelných zdrojů je nutné, aby ostatní zdroje v energetickém portfoliu byly flexibilní, a aby byla možná regulace dodávek elektrické energie z těchto zdrojů do elektrické sítě (např. snížení výkonu paroplynové elektrárny při slunečných a větrných dnech). Regulace jaderné elektrárny je velmi omezena, a proto je výhodné ji začít využívat například v hybridním systému s PEM elektrolyzérem. Poté může jaderná elektrárna vyrábět elektrickou energii konstantně a pouze regulovat množství elektřiny, které jde do elektrické sítě nebo do elektrolyzéru.
|
|
|
Akumulace elektrické energie pomocí technologií Power to gas
Bartlíková, Zuzana ; Pospíšil, Jiří (oponent) ; Baláš, Marek (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá akumulací elektrické energie pomocí technologie power to gas (P2G). Práce je rozdělena na dvě části. V první části je popsán celý systém od výroby elektrické energie, přes vodu až po výrobu vodíku dostupnými technologiemi a jeho následné možnosti využití. U jednotlivých částí P2G systému jsou popsány jejich provozní podmínky, výhody, nevýhody i účinnost. Druhá část práce je praktická. Je vybráno několik možných využití vyrobeného vodíku a je stanovena výsledná účinnost těchto P2G systémů. Na závěr je určité využití vyrobeného vodíku porovnáno z energetického hlediska se systémem, který je v současné době využíván k akumulaci elektrické energie.
|
|
|
Vodíková paliva
Umlauf, Martin ; Bébar, Ladislav (oponent) ; Jícha, Jaroslav (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je vytvoření základní rešerše k problematice konzervace energie z obnovitelných zdrojů. Hlavním cílem práce je posouzení vodíkových paliv získaných pomocí elektrické energie elektrolýzou vody. V úvodní části je práce zaměřena na výrobu energie z obnovitelných zdrojů a možnosti její akumulace. V další části jsou popsány způsoby výroby vodíku a využití vodíku jako paliva pro spalovací motory. Pozornost je věnována jednotlivým konstrukčním uspořádáním spalovacích motorů na vodík. V závěrečné části práce jsou porovnány spalovací motory, spalující různá paliva z hlediska emisí. Taktéž jsou porovnány náklady na ujetý kilometr osobního automobilu při použití různých paliv. V poslední kapitole je proveden orientační výpočet výroby vodíku elektrolýzou vody z energie získané z fotovoltaické elektrárny.
|
|
|
Vodík jako alternativní palivo pro spalovací motory
Hurník, Jakub ; Kučera, Pavel (oponent) ; Píštěk, Václav (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je shromáždit a kriticky vyhodnotit vlastnosti vodíku jako paliva pro spalovací motory používané v dopravní technice. Práce je uvedena důvody pro zavedení alternativních paliv, dále se věnuje konkrétně vodíku a je završena prognózou budoucí role tohoto chemického prvku v automobilním průmyslu. Potenciál tohoto paliva je zpracován ze všech důležitých hledisek, tedy jeho výroba, skladování, ekologie nebo konstrukce pohonných jednotek poháněných tímto plynem. Rešerše obsahuje dostupná a momentálně vyvíjená technická a technologická řešení v těchto oblastech, jejich vzájemné srovnání a srovnání s dnešními konvenčními technologiemi.
|
|
|
Produkce vodíku s využitím bakterií rodu Clostridium
Filová, Dagmar ; Kvasničková, Eva (oponent) ; Rittich, Bohuslav (vedoucí práce)
Bakalárska práca sa zaoberá produkciou vodíka baktériami rodu Clostridium – konkrétne C. butyricum a C. tyrobutyricum. V teoretickej časti sú rozobrané spôsoby výroby vodíka, rozdelené na biologické a nebiologické metódy. Práca sa ďalej zameriava na praktické využitie vyššie uvedených mikroorganizmov na účely výroby vodíku. Ako jedno z možných rastových médií pre vyššie uvedené baktérie predstavuje srvátku z mliekarenských výrob. V experimentálnej časti práce bola použitá polymerázová reťazová reakcia na identifikáciu baktérií rodu Clostridium, druhov Clostridium butyricum a Clostridium tyrobutyricum. PCR produkty boli z dôvodu overenia špecifity reamplifikované s použitím rovnakých primerov. Ďalej bola pomocou PCR dokázaná prítomnosť génu na produkciu enzýmu hydrogenázy A.
|
host ::
RSS.