6161619547

W celu analizy efektów związanych z redystrybucją ładunku występującą podczas tworzenia ww. heterostruktur, w pierwszej kolejności skonstruowane zostały slaby 4H-SiC/wz-GaN i 4H-SiC/wz-AIN przedstawiające podłoże węglika krzemu, na którym osadzono kilka warstw atomowych azotku galu lub azotku aluminium. Następnie zostały dobrane podstawowe parametry do wykonania obliczeń numerycznych z tzw. „pierwszych zasad" w ramach teorii funkcjonałów gęstości (DFT), przy pomocy programu SIESTA. Zanalizowano rezultat wysycania zerwanych wiązań w badanych slabach przez atomy wodoru i zaproponowano odpowiedni ładunek pseudoatomów H, które niwelują istnienie powierzchniowych stanów energetycznych, widocznych w przerwie energetycznej slabów „czystych", tj. z zerwanymi wiązaniami. W dalszej kolejności obliczono całkowite energie rozważanych heterostruktur. Zaproponowano odpowiedni sposób rekonstrukcji obejmującej atomy komórek powierzchniowych na styku SiC/GaN oraz SiC/AIN, zapewniający neutralność ładunkową komórek. Obliczono przestrzenne rozkłady gęstości ładunku elektronów walencyjnych w różnych płaszczyznach heterozłączy i znaleziono najstabilniejsze energetycznie układy.

Analiza mikrostrukturalna układów katalitycznych do niskotemperaturowych ogniw paliwowych zasilanych etanolem (DEFC)

Grzegorz Gruzeł \ Andrzej Kowal^1,2, Magdalena Parlińska-Wojtan ¹

¹ Facility for Electron Microscopy & Sample Preparation, Center for Microelectronics and Nanotechnology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Rzeszów ² Center for Synthesis and Characterization of Nanomaterials, University of East Sarajevo,

Bośnia & Herzegovina

Etanol stosowany jako paliwo w ogniwach paliwowych (DEFC - Direct Ethanol Fuel Cells, ogniwa paliwowe zasilane etanolem) posiada kilka ważnych zalet. Jest nietoksyczny, może być produkowany w procesie fermentacji biomasy, dzięki czemu jest paliwem odnawialnym. Ponadto, jest łatwy w transporcie i magazynowaniu, a także charakteryzuje się wysoką gęstością energetyczną (8 kWh/kg). Powyższe zalety powodują, że etanol jest obiecującym źródłem czystej energii elektrycznej. Jednakże, stosowanie etanolu jako wydajnego paliwa wymaga opracowania odpowiednich katalizatorów, które będą w stanie rozerwać wiązanie C-C występujące w cząsteczce etanolu, co umożliwi zajście reakcji utleniania etanolu do C0₂ (Ethanol Oxidation Reaction - EOR). Taki przebieg reakcji eliminuje powstawanie produktów ubocznych reakcji, takich jak aldehyd octowy czy kwas octowy.

Obecnie powszechnie stosowanym katalizatorem w reakcjach utleniania etanolu jest platyna w formie nanocząstek, jednakże ze względu na jej wysoki koszt i występowanie efektu zatrucia platyny poszukuje się innych rozwiązań. Przykładem katalizatora, który może zastąpić platynę w reakcji EOR w środowisku alkalicznym są nanocząstki palladu. Posiadają one szereg zalet w stosunku do platyny, są łatwiej dostępne i tańsze w produkcji oraz są wydajniejsze w przerywaniu wiązań C-C w etanolu, w środowisku o wysokim pH.

Oprócz nanocząstek katalitycznych ważną rolę odgrywają podłoża, na których umieszczone są nanocząstki katalizatora. To dzięki nim nie dochodzi do aglomerowania się nanocząstek, co zmniejsza wydajność katalityczną, przez ograniczenie kontaktu katalizatora z etanolem. Powszechnie stosuje się podłoża węglowe, głównie komercyjnie dostępny amorficzny węgiel Vulcan XC-72, jednak bada się również zastosowanie innych materiałów węglowych, takich jak nanorurki węglowe, czy grafen.

Niniejsza praca ma na celu scharakteryzowanie dwóch znanych nośników: amorficznego węgla (XC—72) oraz kilkuwarstwowego grafenu (Few Layer Graphene - FLG) pod względem użycia ich w ogniwach paliwowych.

W pracy użyto transmisyjnego mikroskopu elektronowego (Transmission Electron Microscope - TEM), który umożliwił wykonanie precyzyjnych obserwacji morfologii badanych próbek, wielkości nanocząstek palladu oraz ich rozkładu na powierzchni nośników. Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić, że bardziej obiecującym materiałem jest grafen FLG ze względu na lepsze rozproszenie nanocząstek katalizatora na jego powierzchni oraz na mniejsze agregaty palladu tworzące się na nim. Wnioski wyciągnięte z przeprowadzonych badań pozwolą w przyszłości na zaprojektowanie wydajnego katalizatora palladowego na podłożu grafenowym.