Denumirea etapei:
Sinteza materialelor cu proprietăți multifuncționale pentru producerea de energie electrică și îndepărtarea compușilor organici din ape uzate. Fotoelectrozi pentru PFC
- Dată raportare - 10.12.2017
- Buget alocat - 525 500 lei
- Scopul activităților de cercetare derulate în anul 2017: sinteza și caracterizarea de noi materiale cu proprietăți multifuncționale pentru producerea de energie electrică și îndepărtarea compușilor organici din ape uzate care să poată fi folosite la fabricarea de anozi pentru fotocelule de combustie.
- Rezultatele activităților și experimentelor planificate:
- S-a asigurat baza materială pentru buna derulare a activităților experimentale.
- S-a realizat o celulă multifuncțională cu care se pot face determinări fotoelectrochimice pentru caracterizarea fotoanozilor experimentali. De asemenea, se pot testa fotoelectrozi în configurație de sistem PFC pentru caracterizarea fotodegradării și a capacității producerii de curent electric prin fotodegradare.
- S-au obținut 4 serii de oxizi CeO2-TiO2 variind metoda de sinteză a oxidului de titan, metoda de modificare a acestuia și concentrația de CeO2. În urma caracterizărilor realizate prin TG, XRD, adsorbție-desorbție de N2, microscopie SEM, spectroscopie UV-Vis și a testelor fotocatalitice s-au selectat din primele 2 serii probele cu 2,5 % și 5 % CeO2 în scopul imobilizării gelurilor prin tehnica “spin coating” sau s-au depus ca pastă prin tehnica ”doctor blade” pe sticlă cu strat conductor (FTO) în scopul realizării de fotoanozi.
- S-au realizat fotoelectrozi cu strat subțire de TiO2 nanostructurat prin tehnica de sputtering.
- Au fost proiectați electrozi pentru catod pe bază de platină pentru a fi integrați în sistemele PFC alături de diferite tipovariante de fotoanozi.
- S-a configurat și s-a realizat o celulă experimentală PFC pentru caracterizarea electrică a fotocelulei de combustie.
- Au fost făcute determinări voltametrice pentru caracterizarea fotoanozilor.
- S-au realizat fotoanozi având structura de bază un strat de TiO2 compact obținut prin sol-gel sau sputtering, urmând depunerea unui strat mezoporos de TiO2 dopat cu Ce.
- S-a dezvoltat un stand experimental pentru experimentări de fotodegradare.
- Diseminarea rezultatelor etapei întâi: 1 lucrare ISI publicată, 3 lucrări ISI în curs de publicare, 10 participări la conferințe interne și internaționale.
Denumirea etapei:
Elaborarea modelului conceptual de sistem fotocatalitic pentru producerea energiei electrice și purificarea apelor uzate
- Dată raportare - 03.07.2018
- Buget alocat - 75 000 lei
- Scopul activităților de cercetare derulate în anul 2018: extinderea de la RTL 2 (formularea și aplicarea unui concept tehnologic) la RTL 3 (demonstrarea funcționalității conceptului în corelație cu caracteristicile critice ale sistemului prin studii analitice și experimentale) prin modelarea componentelor fotoactive și a caracteristicilor lor necesare pentru aplicații în celule de combustie fotocatalitice (PEC), pe baza corelațiilor dintre rezultatele experimentale obținute în faza I.
- Rezultatele activităților și experimentelor planificate au confirmat concluziile și așteptările etapei I a proiectului:
- Am proiectat noi electrozi (anod si catod) care să îmbunătățească parametrii electrici și de degradare ai celulei fotoelectrochimice, electrozi care să constituie elemente de construcție ai unei celule PFC - model experimental de laborator - premergătoare unui model cu aplicație practică, industrială.
- S-a trecut de la micro-electrozi (fig. 1), care au fost utilizați în testările și determinările voltametrice în laborator, la electrozi cu suprafață specifică de contact cu electrolitul mai mare, cu aproximativ un ordin de mărime. Toate tipurile de electrozi au fost realizate coroborând rezultatele obținute in etapa I a proiectului. Astfel, pentru obținerea fotoanozilor am îmbinat tehnologia straturilor subțiri obținute prin depuneri prin evaporare în vid (pentru obținere de straturi compacte dense de TiO2) cu tehnologia „doctor blade” pentru a realiza straturi mezoporoase de contact cu electrolitul, pe baza de TiO2 dopat cu Ce.
- Au fost proiectate și realizate mai multe modele de celule în flux, care pot fi clasificate din punct de vedere constructiv precum și din punctul de vedere al electrozilor utilizați astfel:
- celulă demontabilă (fig. 2) și celulă asamblată prin lipire (fig. 3), din punct de vedere constructiv;
- catod de cărbune funcționalizat cu Pt (fig. 4) şi catod realizat din Pt în strat subțire pe suport ceramic (fig. 5), din punct de vedere al tipului de catod utilizat.
- S-a proiectat un model conceptual de panou solar (fig. 6) pentru purificarea apelor uzate și producerea energiei electrice, pornind de la celulele PFC proiectate, ansamblu cu 100 de celule care pot fi cuplate electric (serie sau paralel) pentru a obține parametrii electrici optimi doriți.
- S-a utilizat în standul de testare (fig. 7) o celulă asamblată prin lipire pentru determinările parametrilor electrici și de degradare:
- am utilizat simulatorul solar de 300W de tip ScienceTech Inc. SLB300B ca sursă de lumină;
- monitorizarea eficienței procesului de degradare a compușilor organici s-a realizat prin determinarea spectrofotometrică a carbonului organic total (COT) și a consumului chimic de oxigen (CCO), cu ajutorul sistemului Hach Lange de testare cu cuvetă.
- Diseminarea rezultatelor etapei a doua: 3 lucrări ISI şi 1 lucrare BDI publicate, 1 participare la conferințe internaționale.
© 2017 Departamentul de Chimie. Toate drepturile rezervate. |
Programare web Aurelian Dobriţescu |
