Ústav
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství (106)
ID
2028-106-18
Vedoucí
doc. Ing. Filip Průša, Ph.D.
Konzultant
Ing. Tomáš Vrba
Aktuální studijní programy
B112-Materiálové inženýrství
Podstata a cíl práce
Vodík patří mezi perspektivní nosiče čisté energie, jeho bezpečné a efektivní skladování však stále představuje jednu z hlavních technologických výzev. Co kdyby bylo možné ukládat vodík přímo do struktury kovových materiálů a díky 3D tisku výrazně zrychlit jeho absorpci i následné uvolňování?
Bakalářská práce se zaměří na vývoj a experimentální charakterizaci moderních slitin na bázi titanu, železa a vanadu (TiFe a TiV), které dokážou reverzibilně vázat vodík za vzniku kovových hydridů. Zvláštní pozornost bude věnována porovnání klasických kompaktních materiálů a prostorově členitých gyroidních struktur vytvořených pomocí 3D tisku kovů.
Tyto unikátní struktury disponují vysokým měrným povrchem a propojenými kanálky, které mohou usnadnit přístup vodíku, zlepšit přenos tepla a zvýšit rychlost jeho absorpce a desorpce.
Student bude zkoumat, jak chemické složení, způsob přípravy a geometrie materiálu ovlivňují množství uloženého vodíku, rychlost jeho uvolňování a dlouhodobou stabilitu při opakovaných cyklech. Výsledky mohou přispět k vývoji účinnějších a bezpečnějších systémů pro skladování vodíku v energetice budoucnosti.
Bakalářská práce se zaměří na vývoj a experimentální charakterizaci moderních slitin na bázi titanu, železa a vanadu (TiFe a TiV), které dokážou reverzibilně vázat vodík za vzniku kovových hydridů. Zvláštní pozornost bude věnována porovnání klasických kompaktních materiálů a prostorově členitých gyroidních struktur vytvořených pomocí 3D tisku kovů.
Tyto unikátní struktury disponují vysokým měrným povrchem a propojenými kanálky, které mohou usnadnit přístup vodíku, zlepšit přenos tepla a zvýšit rychlost jeho absorpce a desorpce.
Student bude zkoumat, jak chemické složení, způsob přípravy a geometrie materiálu ovlivňují množství uloženého vodíku, rychlost jeho uvolňování a dlouhodobou stabilitu při opakovaných cyklech. Výsledky mohou přispět k vývoji účinnějších a bezpečnějších systémů pro skladování vodíku v energetice budoucnosti.
Náplň činnosti studenta
Student se aktivně zapojí do experimentálního výzkumu materiálů pro vodíkovou energetiku a získá zkušenosti s moderními technologiemi práškové metalurgie, 3D tisku a materiálové charakterizace.
Pomocí mechanického legování připraví slitiny TiFe a TiV s různým chemickým složením. Připravené prášky budou následně zpracovány do kompaktních vzorků metodou Spark Plasma Sintering (SPS). U těchto materiálů student vyhodnotí mikrostrukturu, fázové složení a schopnost reverzibilně absorbovat a uvolňovat vodík.
Na základě získaných výsledků bude vybráno perspektivní chemické složení pro přípravu gyroidních struktur pomocí aditivní výroby. Student následně porovná kompaktní a 3D tištěné materiály z hlediska kinetiky absorpce a desorpce vodíku, cyklické stability a případných mikrostrukturních změn.
Cílem bude zjistit, zda vhodnou kombinací chemického složení slitiny a pokročilé geometrie 3D tištěných struktur lze dosáhnout rychlejšího, efektivnějšího a dlouhodobě stabilního ukládání vodíku.
Pomocí mechanického legování připraví slitiny TiFe a TiV s různým chemickým složením. Připravené prášky budou následně zpracovány do kompaktních vzorků metodou Spark Plasma Sintering (SPS). U těchto materiálů student vyhodnotí mikrostrukturu, fázové složení a schopnost reverzibilně absorbovat a uvolňovat vodík.
Na základě získaných výsledků bude vybráno perspektivní chemické složení pro přípravu gyroidních struktur pomocí aditivní výroby. Student následně porovná kompaktní a 3D tištěné materiály z hlediska kinetiky absorpce a desorpce vodíku, cyklické stability a případných mikrostrukturních změn.
Cílem bude zjistit, zda vhodnou kombinací chemického složení slitiny a pokročilé geometrie 3D tištěných struktur lze dosáhnout rychlejšího, efektivnějšího a dlouhodobě stabilního ukládání vodíku.