Students

Bc. level: 2021 - 2022
Supervisor: Richard Cimerman
Title (en):
Study of the possibilities of using plasma and catalyst in the process of CO2 conversion
Title (sk):
Štúdium možností využitia plazmy a katalyzátora v procese konverzie CO2
Abstract (en)
Abstract (sk):  hide
Oxid uhličitý CO2 je významný skleníkový plyn vznikajúci najmä pri spaľovaní fosílnych palív. V snahe spomaliť alebo zastaviť rast koncentrácie CO2 v atmosfére je v súčasnosti venovaná veľká pozornosť metódam konverzie tohto plynu na menej škodlivé a prípadne aj ďalej využiteľné látky. Ako sľubná sa javí metóda konverzie pomocou plazmy a katalyzátora, tzv. plazmovo-katalytická konverzia. V teoretickej časti tejto práce sme sa venovali porovnaniu niekoľkých aktuálne skúmaných metód konverzie CO2 so zameraním na ich výhody a nevýhody ako aj princípom generácie plazmy a plazmovej katalýzy. V experimentálnej časti bola skúmaná plazmová a plazmovo-katalytická konverzia CO2 prebiehajúca v dielektrickom bariérovom výboji generovanom pri atmosférickom tlaku v zmesi N2 a CO2. Reaktor generujúci výboj bol buď bez výplne (prázdny), alebo obsahoval jeden z troch skúmaných katalyzátorov (TiO2, MgO, BaTiO3) vo forme peletiek. Produkcia oxidu uhoľnatého CO, ako jediného produktu konverzie CO2 v skúmaných podmienkach, bola analyzovaná pomocou infračervenej absorpčnej spektroskopie. Pre jednotlivé varianty reaktora boli vyšetrené ich základné elektrické charakteristiky (časový priebeh napätia a prúdu, výkon výboja), pričom sme zistili, že prítomnosť katalyzátora znižuje zápalné napätie výboja a lokálne zosilňuje elektrické pole v reaktore. Zhodnotili sme, že miera tohto zosilnenia závisí od dielektrickej konštanty a tvaru peletiek. Okrem toho bola vyhodnotená účinnosť konverzie CO2 (v %), energetická náročnosť (kWh/g) a energetická účinnosť (g/kWh, resp. mmol/kJ) skúmaného procesu v závislosti od výkonu výboja. Prítomnosť katalyzátora v reaktore výrazne zmenila charakter výboja a jeho vlastnosti, čo sa odrazilo aj na výsledkoch konverzie CO2. Z výsledkov totiž vyplýva, že plazmovo-katalytická konverzia CO2 bola efektívnejšia ako konverzia plazmou pri všetkých troch použitých katalyzátoroch a takmer všetkých hodnotách výkonu výboja. Maximálna účinnosť konverzie (8,4 %) aj maximálna energetická účinnosť (15,37 g/kWh) boli dosiahnuté pomocou BaTiO3 katalyzátora, avšak pri rôznych hodnotách objemovej energetickej hustoty (1200 J/l, resp. 300 J/l). Druhým najúčinnejším katalyzátorom v zmysle konverzie a energetickej účinnosti bolo MgO a tretím TiO2.

MSc. level: 2022 - 2024
Supervisor: Richard Cimerman
Title (en):
CO2 conversion by electric discharges and plasma catalysis
Title (sk):
Konverzia CO2 pomocou elektrických výbojov a plazmovej katalýzy