Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

-

Marta Sarnowska

Abstract

-
Record ID
WUTfa3ff69a37b94f508f376645ed1dc248
Diploma type
Master of Science
Author
Marta Sarnowska Marta Sarnowska,, Undefined Affiliation
Title in Polish
Badanie procesu wytwarzania eutektyk z układów Fe2O3-WO3 oraz CuO-TiO2 jako potencjalnych materiałów elektrodowych dla fotoelektrochemii
Supervisor
Janusz Zachara (FC/CofIC) Janusz Zachara,, Chair Of Inorganic Chemistry (FC/CofIC)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair Of Inorganic Chemistry And Solid State Technology (FC/CofIC)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
20-06-2012
Issue date (year)
2012
Keywords in Polish
--
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Z powodu kurczących się zasobów ropy naftowej, gazu ziemnego, węgla i uranu coraz częściej sięga się po alternatywne źródła energii. Jednym z nich jest, coraz szerzej propagowana w ostatnich latach, energia pochodząca z wodoru. Najczystszy chemicznie wodór uzyskuje się w wyniku elektrolizy wody. W wyniku spalania wodoru powstaje jedynie woda dzięki czemu jest to najbardziej „ekologiczne” i niewyczerpane źródło energii. Obecnie prowadzi się intensywne badania mające na celu skonstruowanie wydajnych ogniw fotoelektrochemicznych pozwalających bezpośrednio wykorzystać energię słoneczną do wytwarzania wodoru. Kierując się tendencjami zaobserwowanymi w literaturze światowej, do badań przeprowadzonych w ramach pracy magisterskiej wybrałam mieszaniny eutektyczne tlenków z układów fazowych Fe2O3-WO3 i CuO-TiO2. Tlenki tworzące te eutektyki z powodzeniem są stosowane w fotoelektrochemii [1]. Celem pracy było otrzymanie materiałów eutektycznych z układów fazowych CuO-TiO2 i Fe2O3-WO3 w postaci włókien i warstw. Wytworzone materiały badano pod kątem potencjalnego zastosowania w elektrodach ogniw fotoelektrochemicznych (PEC, ang. ‘photo-electrolysis cell’) wykorzystywanych do rozkładu wody. Niniejsza praca jest częścią badań mających na celu znalezienie materiałów, z których będzie można zbudować fotoanodę o właściwościach umożliwiających przeprowadzenie elektrolizy z zadowalającą wydajnością. Materiały eutektyczne mogą charakteryzować się szerszym zakresem absorpcji promieniowania słonecznego niż monokryształy związków z których są złożone. Eutektyki są materiałami wysoce krystalicznymi o dużej powierzchni granic fazowych, co sprzyja nie tylko lokowaniu się domieszek, ale i łatwiejszemu przemieszczaniu się ładunków. Wyniki i dyskusja Materiały opisane w pracy otrzymywałam przy użyciu metody mikrowyciągania od lat stosowanej w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych, w którym prowadziłam badania. Przeprowadziłam próby mikrowyciągania w różnych warunkach. Do każdego z materiałów konieczne było dobranie tygla wytworzonego z odpowiedniego materiału. W zależności od właściwości materiału z którego wytworzony był tygiel stosowałam różne osłony pozwalające na optymalne grzanie materiału i wytworzenie odpowiednich gradientów temperatury w układzie. Tygle wykonane z materiału przewodzącego i rozgrzewane przez powstające w nim prądy wirowe, otaczałam tylko osłonami ceramicznymi, które zatrzymywały ciepło w otoczeniu tygla. W przypadku tygla, w którym nie wzbudzały się prądy wirowe oprócz osłon ceramicznych zastosowałam rurę irydową, która ogrzewała tygiel i materiał w nim zawarty. Parametrem ważnym podczas otrzymywania włókien eutektyki metodą mikrowyciągania jest szybkość dogrzewania materiału do temperatury topnienia. Okazało się, że dla badanych przeze mnie materiałów proces ten zachodzić musi bardzo wolno. Ogrzanie materiału do temperatury topnienia – 1050˚C – powinno trwać przynajmniej 2,5 godziny. Wyciąganie włókien eutektycznych przeprowadzałam z różną prędkością, dzięki czemu określiłam zależność pomiędzy tempem krystalizacji a wielkością struktur, które tworzą się w powstającym materiale. Krystaliczny materiał otrzymany z układu fazowego Fe2O3-WO3, tworzą trzy fazy WO3, Fe2WO6 i FeWO4. Uzyskane włókna miały mikrostrukturę charakterystyczną dla materiałów eutektycznych. Przeprowadzone badania fotoelektrochemiczne dowiodły, że najlepszym środowiskiem do prowadzenia procesu fotoelektrolizy wody na takich elektrodach jest 0,5 M roztwór NaCl. Elektrolit ten jest odpowiednikiem wody morskiej, która jest łatwo dostępnym i obiecującym surowcem do pozyskiwania wodoru w procesie fotoelektrolizy [2]. Otrzymane wyniki wskazują, że materiał uzyskany z tego układu eutektycznego może być z powodzeniem zastosowany do konstrukcji fotoanod. Materiał eutektyczny wykrystalizowany z układu CuO-TiO2 tworzą dwie krystaliczne fazy - Cu2O i TiO2. Ich mikrostruktura poznana za pomocą zdjęć SEM, jest charakterystyczna dla eutektyk. Pokazałam, że elektroda wykonana z tego materiału może pracować zarówno w obszarze katodowym jak i anodowym. Stwierdziłam, że elektroda pracuje stabilnie przez około 600 sekund, co jest dużym osiągnięciem w porównaniu z wynikami opisanymi w literaturze [3]. Opisane eutektyki wytworzyłam również w postaci struktury warstwowej za pomocą stanowiska do skanowania składów eutektycznych. Również za pomocą tej metody otrzymałam materiały o mikrostrukturze charakterystycznej dla eutektyk
File
  • File: 1
    Sarnowska Marta, praca mgr.pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTfa3ff69a37b94f508f376645ed1dc248/
URN
urn:pw-repo:WUTfa3ff69a37b94f508f376645ed1dc248

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page