|
Vliv nečistot obsažených v palivu na výkon a životnost palivového článku typu PEM prof. Dr. Ing. Karel Bouzek Palivové články jako alternativní zdroje energie dosáhly v posledních letech poměrně prudkého rozvoje. Vodík, který je nejčastěji zmiňován jako perspektivní palivo a zejména pak vzduch využívaný jako oxidovadlo, může obsahovat celou řadu nečistot. Je to dáno především technologií výroby vodíku a důkladností vyčištění vzduchu před jejich přivedením k elektrodám palivového článku. Cílem projektu bude posoudit vliv zvolených nečistot vyskytujících se typicky v uvedených médiích na životnost palivového článku. Studie degradačních dějů ve středněteplotním palivovém článku typu PEM prof. Dr. Ing. Karel Bouzek 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. Elektrolýza vody jako zdroj vodíku pro energetické účely prof. Dr. Ing. Karel Bouzek 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 elektolytů a omezená korozní stabilita konstrukčních materiálů. Významný problém představuje rovněž celkové uspořádání procesu. Matematické modelování elektrochemických systémů prof. Dr. Ing. Karel Bouzek 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. Elektrochemická syntéza železanů prof. Dr. Ing. Karel Bouzek Železany jsou látky charakteristické svým vysokým redukčně-oxidačním potenciálem. Ten je činí zajímavými z hlediska využití jako silného oxidačního činidla ať již v chemické syntéze, nebo při čistění a desinfekci odpadní či pitné vody. Elektrochemická syntéza představuje velmi zajímavý a perspektivní způsob jejich syntézy. Základní problém představuje účinnost syntézy a časová stabilita produktu. Cílem práce bude hlubší pochopení mechanismu tohoto děje a návrh podmínek průmyslové výroby železanu. Membránový reaktor pro konverzi CO vodní parou Dr. Ing. Vlastimil Fíla 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. Aromatizace methanu na zeolitických katalyzátorech Dr. Ing. Vlastimil Fíla V současné době je věnována značná pozornost transformaci methanu na produkty vyšší užitné hodnoty. Neoxidativní katalytická aromatizace methanu, používající jako katalyzátory tvarově selektivní mikroporézní materiály, je jednou z možností zpracování zemního plynu na benzen a jiné aromáty.V rámci této práce bude vyvíjen katalyzátor vhodný pro tento proces. Bude studován vliv reakčních podmínek, vliv nosiče a procedury tvorby aktivní fáze využitím několika typů zeolitů na deaktivaci katalyzátoru a konverzi methanu. Matematické modelování membránových procesů v prostředí universálních simulačních programů Dr. Ing. Vlastimil Fíla Membránové procesy představují perspektivní a energeticky úspornější alternativu k některým v současnosti používaným separačním procesům. V rámci této práce budou vyvíjeny statické popř. dynamické modely vybraných membránových aparátů s následnou implementací do universálních simulačních programů umožňujících návrh nových technologií pomocí počítačového experimentu. Součástí práce bude verifikace vyvinutých modelů na základě dostupných provozních a experimentálních dat s cílem navrhnout změny (strukturální a parametrické) ve studované technologii sledující zlepšení ekonomických a ekologických ukazatelů. Matematické modelování složitých technologických celků v ASPEN PLUS Dr. Ing. Vlastimil Fíla Budou vyvinuty statické a dynamické modely vybraných pokročilých technologií chemického průmyslu nebo jejich částí v prostředí universálních 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. Příprava a charakterizace kompozitních membrán s mikroporézní separační vrstvou na bázi molekulových sít Dr. Ing. Vlastimil Fíla Budou syntetizovány membrány zahrnující mikroporézní separační vrstvy (např. silikalit-1, ETS, FAU, TS-1) nanesené na keramických a kovových nosičích. Cílem práce je studium jejich separačních vlastností v soustavách vybraných uhlovodíků, CO2 a H2. Bude studován vliv podmínek přípravy mikroporézní vrstvy a texturních a chemických vlastností nosiče na permeační charakteristiky membrán. V rámci této studie budou vyvíjeny matematické modely popisující vícesložkový transport v těchto nehomogenních membránách. Membránové reaktory pro dehydrogenace alkanů a cykloalkanů Dr. Ing. Vlastimil Fíla Katalytická dehydrogenace lehkých alkanů představuje jeden z potencionálně vhodných procesů pro výrobu alkenů, které jsou významnou vstupní surovinou pro výrobu dalších složitějších chemických produktů. Jedná se o katalytické rovnovážné endotermní reakce realizované za poměrně vysoké teploty, aby bylo dosaženo vyšších výtěžků. V důsledku použití vyšší reakční teploty však dochází k tvorbě vedlejších nežádoucích produktů a zároveň k rychlé dezaktivaci katalyzátoru, což vyžaduje častou reaktivaci. Jednou z možných alternativ zvýšení výtěžku a seletkivity procesu je použití membránových reaktorů. Práce je zaměřena na vývoj membránových reaktorů pro výše uvedené reakce. Využití membrán při čistění bioplynu Dr. Ing. Vlastimil Fíla 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. Příprava a vlastnosti fotokatalyzátorů citlivých na viditelné světlo a jejich aplikace pro čištění vody a vzduchu prof. Dr. Ing. Josef Krýsa Z důvodů malého podílu absorbovaného slunečního záření a vysoké rekombinace děr a elektronů je účinnost fotokatalýzy na TiO2 nízká. Pro zvýšení efektivity fotokatalytických procesů je možno postupovat několika směry. Jedním z nich je aplikace jiného polovodičového fotokatalyzátoru (WO3), který má nižší šířku zakázaného pásu. Tímto způsobem tím je možno využít i vlnové záření o vyšších vlnových délkách a tedy i větší část dopadajícího slunečního záření. Vrstva WO3 však není dokonale stabilní a tak se jako vhodné řešení jeví kombinace obou fotokatalyzátorů ve formě vícevrstevných filmů. Dalším směrem je dopování oxidu titaničitého dusíkem a sírou a posun absorpčního spektra fotokatalyzátoru do viditelné oblasti. Syntetizované materiály ve formě prášků a tenkých vrstev budou detailně charakterizovány a bude sledována jejich fotoaktivita v kapalné i plynné fázi. Vývoj a aplikace tenkých povlaků obsahujících oxid titaničitý s ohledem pro jejich využití jako samočistících a desinfikujících povrchů prof. Dr. Ing. Josef Krýsa Hlavní náplní práce je příprava tenkých fotokatalyticky aktivních filmů TiO2 aplikací různých metod na vhodných podkladech (např. keramika, sklo, kovy). Významnou částí je charakterizace filmů (RTG, SEM, Ramanova spektroskopie) a vývoj metod umožňující testování fotooxidačních, hydrofilních a antibakteriálních vlastností připravených vrstev. Studovanými parametry budou především metoda nanášení prekurzoru (ponoření, stříkání) a dále studium nízkoteplotní přípravy ananasové formy TiO2. |
|