|
Využití popela ze spalování biomasy
Ochecová, Pavla ; Tlustoš, Pavel (vedoucí práce) ; Radim, Radim (oponent)
V České republice, podobně jako i v jiných zemích Evropské unie, dochází k rozvoji využití obnovitelných zdrojů energie. Důvodem je mimo jiné závazek členských států EU dosáhnout podílu 20 % energie získané z obnovitelných zdrojů do roku 2020, a tím se snižuje závislost národních hospodářství na fosilních palivech a importech energetických surovin, omezuje se tvorba skleníkových plynů, a v neposlední řadě se přispívá i k rozvoji zaměstnanosti v jednotlivých regionech.
Jedním z nejčastěji využívaných zdrojů obnovitelné energie je biomasa, především dřevní biomasa. Spalování patří mezi nejběžnější technologie využívající nahromaděné energie z biomasy k produkci tepla. Vedlejším produktem těchto technologií je popel, jehož složení je odvislé od složení vstupní suroviny i od technologie použité pro spalování.
Popel se skládá z širokého spektra chemických prvků a jejich sloučenin, mezi nimiž dominují prvky jako Si, Ca, Mg, Al, K a P. Tyto prvky byly součástí biomasy rostlin, ale mohou pocházet i z prachu zachyceného během růstu na povrchu rostlin, či jsou společně s biomasou sklizeny - například zbytky zeminy, kameny apod.
Vezmeme-li v úvahu zvyšující se počet instalovaných zařízení na spalování biomasy v České republice, a tedy i nárůst produkce popelů, je nutné se začít seriózně zabývat otázkou možného druhotného využití těchto popelů. Jednou z vhodných možností se zdá být, dle zahraničních zkušeností, a vzhledem k vysokému obsahu cenných živin, aplikace na zemědělskou či lesní půdu.
Při aplikaci popelů na půdu jsou důležitými faktory kromě jiného typ popela, jeho dávka a typ půdy, neboť půdní aditivum má většinou vliv na mobilitu prvků v půdě a na půdní vlastnosti. Nevhodně zvolený popel či jeho dávka mohou způsobit omezení příjmu živin rostlinami nebo kontaminaci půdy rizikovými prvky či sloučeninami.
Je tedy zřejmé, že pro případné zemědělské využití je třeba testovat popele ze spalování biomasy na půdách a rostlinách, podrobně popsat jejich vliv a hledat nejvhodnější kombinace pro konkrétní půdy a plodiny v našich podmínkách.
|
|
Single particle analysis of size-segregated aerosol in Prague city center
Marvanová, S. ; Skoupý, Radim ; Kulich, P. ; Bendl, J. ; Hovorka, J. ; Machala, M.
Particulate matter (PM) is omnipresent pollutant in the ambient air known to cause cardiovascular and respiratory diseases (WHO 2004). Recently, outdoor air pollution and particulate matter in outdoor air pollution were classified as carcinogenic to humans, Group 1 (IARC 2015). Especially, ambient PM of aerodynamic diameter < 100 nm, ultrafine particles, appears to be of great importance due to its high specific surface area and high number concentration (Hughes et al. 1998). Ultrafine particles also easily enter and are being transferred in organisms, and interact with cells and subcellular components (Oberdorster et al. 2005). As the evidence of ultrafine PM significance increased, size-fractionated PMs sampled by various cascade impactors have been employed into the toxicological studies on cell cultures or isolated cells, using the organic extracts of size-fractionated PMs (Topinka et al. 2013, Topinka et al. 2015) or directly the size-fractionated particles (Becker et al. 2003, Ramgolam et al. 2009, Reibman et al. 2002, Loxham et al. 2013, Jalava et al. 2006, Thomson et al. 2015, Jalava et al. 2015). The aim of this study was to evaluate shape and composition of size-segregated aerosol particles, sampled by high volume cascade impactor, using electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX).
|
|
Diamond coated AlGaN/GaN high electron mobility transistors - effect of deposition process on gate electrode
Vanko, G. ; Ižák, Tibor ; Babchenko, O. ; Kromka, Alexander
We studied the influence of the diamond deposition on the degradation of Schottky gate electrodes (i.e. Ir or IrO2) and on the electrical characteristics of AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs). In present study, the diamond films were selectively deposited on the AlGaN/GaN circular HEMT by focused (ellispoidal cavity reactor) and linear antenna (surface wave) microwave plasma at different temperatures from 400°C to 1100°C. The preliminary results on electrical measurements on the diamond-coated c-HEMTs showed degraded electrical properties comparing to c-HEMTs before deposition process, which was attributed to degradation of the Ir gate electrodes even at temperatures as low as 400°C. On the other hand, metal oxide gate electrode layer (IrO2) can withstand diamond CVD process even at high temperatures (~900°C) which make it suitable for fabrication of all-in-diamond c-HEMT devices for high-power applications.
|
|
(100) substrate processing optimization for fabrication of smooth boron doped epitaxial diamond layer by PE CVD
Mortet, Vincent ; Fekete, Ladislav ; Ashcheulov, Petr ; Taylor, Andrew ; Hubík, Pavel ; Trémouilles, D. ; Bedel-Pereira, E.
Boron doped diamond layers were grown in an SEKI AX5010 microwave plasma enhanced chemical vapour deposition system. Effect of surface preparation, i.e. polishing and O2/H2 plasma etching on epitaxial growth on type Ib (100) HPHT synthetic diamonds were investigated. Using optimized substrate preparation, smooth (RRMS ~ 1 nm) boron doped diamond layers with metallic conduction and free of un-epitaxial crystallites were grown with a relatively high growth rate of 3.7 μm/h. Diamond were characterized by optical microscopy, optical profilometry, atomic force microscopy and Hall effect.
|
|
Corrosion behavior of plasma coatings CuAl10 and CuAl50 on magnesium alloy AZ 91
Kubatík, Tomáš František ; Stoulil, J. ; Stehlíková, K. ; Slepička, P. ; Janata, Marek
The most common magnesium alloy AZ 91 is widely used as a structural material, but its use is limited at higher temperatures and high humidity. Plasma spraying is a technology that allows to prepare protective metallic and non-metallic coatings on a wide variety of substrates including magnesium and its alloys. In this study, CuAl10 and CuAl50 were plasma sprayed on magnesium alloy AZ 91 with the aim to study corrosion resistance of the plasma sprayed coatings. The corrosion resistance of layers was evaluated by the method of electrochemical potentiodynamic measurement as well as long-term corrosion tests in a condensation chamber with 0.5 mol\nNaCl at the temperature of 35 °C for 1344 hours. Layers with 1, 2, 5 passes and passes of CuAl10 with the thickness ranging from 75 to 716 mm and CuAl50 with the thickness ranging from 64 to 566 mm were prepared. The increased corrosion velocity was observed in the case of thin layers of 2 and 5 passes due to the development of a galvanic corrosion couple. The CuAl10 layer prepared with ten passes has an outstanding corrosion resistance.
|
|
Frekvenčně stabilizovaný polovodičový laserový zdroj pro interferometrii s vysokým rozlišením
Řeřucha, Šimon ; Hucl, Václav ; Holá, Miroslava ; Čížek, Martin ; Pham, Minh Tuan ; Pravdová, Lenka ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Sestavili jsme experimentální laserový systém, založený na laserové diodě typu DBR (Distributed Bragg Reflector), frekvenčně stabilizovaný na absorpční čáry v parách molekulárního jodu. Laserový systém operuje na vlnové délce ležící v blízkosti vlnové délky stabilizovaných helium-neonových (HeNe) laserů (tj. 633 nm), které představují de-facto standardní laserový zdroj v oblasti metrologie délek. Cílem bylo ověřit, že parametry takového systému umožní jej využít jako náhradu právě He-Ne laserů, která navíc umožní větší rozsah a větší šířku pásma přeladění optické frekvence a vyšší výkon. Experimentálně jsme ověřili základní charakteristiky laserového zdroje, které jsme dále porovnali s charakteristikami typického frekvenčně stabilizovaného He-Ne laseru. K tomu jsme využili experimentální uspořádání blízké typickým využitím laserové interferometrie v metrologii délky. Výsledky prokazují, že laserový systém, založený na laserové diodě DBR představuje vhodný zdroj pro aplikace v (nano) metrologii délky tím, že zachovává fundamentální požadavky na laserový zdroj jako frekvenční stabilita a koherenční délka a zároveň umožňuje přeladění optické frekvence o více než 0.5 nm s šířkou pásma modulace až několik MHz, vyšší výkon v řádu několika mW a díky stabilizaci i fundamentální metrologickou návaznost.
|
|
Optický rezonátor s nízkou disperzí pro účely délkového senzoru využivající optický frekvenční hřeben
Pravdová, Lenka ; Hucl, Václav ; Lešundák, Adam ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Ultra přesná měření délky jsou doménou laserových interferometrů. Na našem pracovišti jsme navrhli a experimentálně ověřili metodu měření s optickým rezonátorem, která využívá širokospektrálního záření optického frekvenčního hřebene. Měřená délka, tj. délka rezonátoru, je pak převedena na hodnotu opakovací frekvence pulsního laseru se synchronizací modů optického frekvenčního hřebene. V našem příspěvku nyní představujeme porovnání absolutní stupnice optického rezonátoru se stupnicí inkrementálního interferometru. Inkrementální interferometr je do sestavy implementován pro provedení požadované verifikace stupnice optického rezonátoru. Dvousvazkový inkrementální interferometr pracuje na vlnové délce 633 nm a měřicí zrcadlo rezonátoru vybavené piezo posuvem je s výhodou použito zároveň i jako zpětný odrážeč pro tento interferometr. Jako markantní chybový signál se zde projevuje periodická nelinearita stupnice inkrementálního interferometru. Relativní rozlišení naší metody tak dosahuje hodnoty až 10-9 při zachování absolutní stupnice měření.\n
|
|
Vysokofrekvenční rezonátor pro napájení iontové pasti
Jedlička, Petr ; Pham, Minh Tuan ; Čížek, Martin ; Pavelka, Jan ; Lešundák, Adam ; Hucl, Václav ; Hrabina, Jan ; Řeřucha, Šimon ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Byly navrženy a vyrobeny dvě verze rezonátorů - asymetrická a symetrická. Základem rezonátoru cívka, která tvoří s kapacitou iontové pasti paralelní rezonanční obvod. Energie je do rezonátoru přiváděna \npomocí vazební indukčnosti. Sestava rezonátoru byla doplněna výstupy pro monitoring \nvysokofrekvenčního napětí. Obě verze byly naladěny a proměřeny.\n\n
|
|
Noise, Transport and Structural Properties of High Energy Radiation Detectors Based on CdTe
Šik, Ondřej ; Lazar, Josef (oponent) ; Navrátil, Vladislav (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
Because of demands from space research, healthcare and nuclear safety industry, gamma and X-ray imaging and detection is rapidly growing topic of research. CdTe and its alloy CdZnTe are materials that are suitable to detect high energy photons in range from 10 keV to 500 keV. Their 1.46 -1.6 eV band gap gives the possibility of high resistivity (10^10-10^11 cm) crystals production that is high enough for room temperature X-ray detection and imaging. CdTe/CdZnTe detectors under various states of their defectiveness. Investigation of detector grade crystals, crystals with lower resistivity and enhanced polarization, detectors with asymmetry of electrical characteristics and thermally degenerated crystals were subject of my work in terms of analysis of their current stability, additional noise, electric field distribution and structural properties. The results of the noise analysis showed that enhanced concentration of defects resulted into change from monotonous spectrum of 1/f noise to spectrum that showed significant effects of generation-recombination mechanisms. Next important feature of deteriorated quality of investigated samples was higher increase of the noise power spectral density than 2 with increasing applied voltage. Structural and chemical analyses showed diffusion of metal material and trace elements deeper to the crystal bulk. Part of this work is also focused on surface modification by argon ion beam and its effect on chemical and morphological properties of the surface.
|
|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (oponent) ; Steininger, Andreas (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
In the development of current hardware systems, e.g. embedded systems or computer hardware, new ways how to increase their reliability are highly investigated. One way how to tackle the issue of reliability is to increase the efficiency and the speed of verification processes that are performed in the early phases of the design cycle. In this Ph.D. thesis, the attention is focused on the verification approach called functional verification. Several challenges and problems connected with the efficiency and the speed of functional verification are identified and reflected in the goals of the Ph.D. thesis. The first goal focuses on the reduction of the simulation runtime when verifying complex hardware systems. The reason is that the simulation of inherently parallel hardware systems is very slow in comparison to the speed of real hardware. The optimization technique is proposed that moves the verified system into the FPGA acceleration board while the rest of the verification environment runs in simulation. By this single move, the simulation overhead can be significantly reduced. The second goal deals with manually written verification environments which represent a huge bottleneck in the verification productivity. However, it is not reasonable, because almost all verification environments have the same structure as they utilize libraries of basic components from the standard verification methodologies. They are only adjusted to the system that is verified. Therefore, the second optimization technique takes the high-level specification of the system and then automatically generates a comprehensive verification environment for this system. The third goal elaborates how the completeness of the verification process can be achieved using the intelligent automation. The completeness is measured by different coverage metrics and the verification is usually ended when a satisfying level of coverage is achieved. Therefore, the third optimization technique drives generation of input stimuli in order to activate multiple coverage points in the veri\-fied system and to enhance the overall coverage rate. As the main optimization tool the genetic algorithm is used, which is adopted for the functional verification purposes and its parameters are well-tuned for this domain. It is running in the background of the verification process, it analyses the coverage and it dynamically changes constraints of the stimuli generator. Constraints are represented by the probabilities using which particular values from the input domain are selected. The fourth goal discusses the re-usability of verification stimuli for regression testing and how these stimuli can be further optimized in order to speed-up the testing. It is quite common in verification that until a satisfying level of coverage is achieved, many redundant stimuli are evaluated as they are produced by pseudo-random generators. However, when creating optimal regression suites, redundancy is not needed anymore and can be removed. At the same time, it is important to retain the same level of coverage in order to check all the key properties of the system. The fourth optimization technique is also based on the genetic algorithm, but it is not integrated into the verification process but works offline after the verification is ended. It removes the redundancy from the original suite of stimuli very fast and effectively so the resulting verification runtime of the regression suite is significantly improved.
|
host ::
