![](publikacie/fotky/c3561e4gdafhb2)
Mária CÍBIKOVÁ bývalý (á) študent
Mgr. štúdium 2019 - 2021
Školiteľ: Karol Hensel Školiteľ špecialista: Richard Cimerman Názov: Vybrané aspekty odstraňovania naftalénu v systémoch plazmy a katalyzátora Abstrakt: Biomasa je jedným z alternatívnych zdrojov energie. Pri jej energetickom zhodnocovaní splyňovaním alebo spaľovaním však vzniká množstvo rôznych polutantov, vrátane dechtov. Dechty sú komplexnou zmesou zväčša kvapalných uhľovodíkov, ktoré sú vysoko toxické a karcinogénne, a tiež zodpovedné za mnohé poruchy v priemyselných zariadeniach a preto sa hľadajú spôsoby ako ich odstraňovať. Existujú viaceré tepelné a katalytické metódy odstraňovania dechtov, z ktorých mnohé sú však sprevádzané nízkou účinnosťou, či vysokou spotrebou energie. Ako potenciálne použiteľné a priaznivé riešenie sa javí využitie plazmovej katalýzy. Plazma je zmesou rôznych chemicky reaktívnych častíc, ktoré dokážu reagovať s časticami cieľového plynu (napr. dechtu) a tým ho rozkladať. Katalýza zase dokáže zlepšiť energetickú náročnosť procesu a jeho selektivitu. Kombinovanie vlastností plazmy a katalýzy vedie k zlepšeniu chemických účinkov, často vďaka vzniku rôznych synergických efektov. V takom prípade, celkový účinok spoločného systému môže byť vyšší ako súčet jednotlivých účinkov plazmy a katalýzy.
V tejto práci sme skúmali plazmový a plazmovo-katalytické reaktory, ich elektrické charakteristiky, ktoré zahŕňali najmä analýzu početnosti a amplitúdy prúdových pulzov, chemickú aktivitu a ich účinky na odstraňovanie naftalénu, v závislosti od energetickej hustoty výboja (SIE), teploty a typu použitého materiálu v plazmovo-katalytickom reaktore. Plazmu sme generovali vo vzduchu pomocou DBD výboja v plazmovom a plazmovo-katalytických reaktoroch naplnených feroelektrickým materiálom BaTiO3 a katalytickým materiálom ZrO2 vo forme peletiek. Skúmali sme tiež plynné a tuhé produkty, ktoré vznikali počas odstraňovania naftalénu pomocou FTIR, SEM a EDX analýz. Výsledky ukázali, že v plazmovo-katalytických reaktoroch sú početnosti a amplitúdy prúdových pulzov takmer vždy podstatne väčšie ako pri samotnej plazme. Najvyššie hodnoty početností a amplitúd pulzov sme pozorovali pri BaTiO3 reaktore. Pri odstraňovaní naftalénu sme pri nižšom aj vyššom SIE (150 J/L a 320 J/L) získali najvyššiu účinnosť s BaTiO3 reaktorom ~ 72 % a ~ 80 %. Ďalej sme vyšetrili aj produkciu plynných produktov, prostredníctvom monitorovania koncentrácie CO. Vo všeobecnosti sme ukázali, že plazmová katalýza predstavuje sľubnú metódu ako úspešne odstraňovať naftalén, či iné dechty.
Bc. štúdium 2018 - 2019
Vedúci: Karol Hensel Konzultant: Richard Cimerman Názov: Účinky BaTiO3 a ZrO2 na odstraňovanie naftalénu pomocou plazmovej katalýzy Abstrakt: Biomasa je jedným z alternatívnych zdrojov, z ktorých možno získať energiu a to bez využitia fosílnych palív, ktoré majú veľmi nepriaznivý vplyv na životné prostredie a ľudské zdravie. Najčastejšie sa biomasa splyňuje alebo spaľuje. Pri jej splyňovaní vzniká syntézny plyn obsahujúci rôzne polutanty vrátane dechtov, ktoré znemožňujú jeho ďalšie využitie a je potrebné ich z plynu odstrániť. Spaľovaním biomasy je možné získať energiu priamo, avšak rovnako ako pri splyňovaní aj tu vznikajú rôzne polutanty vrátane dechtov, síce v menšom množstve, no tiež ich treba odstrániť. Dechty sú zmesou uhľovodíkov s jedným alebo viacerými benzénovými jadrami. Sú vysoko toxické, karcinogénne a spôsobujú technické problémy v zariadeniach. Dechty vzniknuté pri splyňovaní biomasy je vhodné odstraňovať redukčnými procesmi, aby sa pri ich odstraňovaní neznehodnotil aj samotný syntézny plyn. Dechty vytvorené spaľovaním biomasy môžeme zo spalín účinnejšie odstrániť oxidačnými procesmi, keďže v prípade spalín ide už len o ich dočistenie pred ich vypustením do atmosféry.
V tejto práci sme sa zaoberali odstraňovaním dechtov oxidačnými procesmi pomocou plazmy kombinovanej s katalyzátormi ZrO2 a BaTiO3 vo forme peletiek. Ako modelový decht sme použili naftalén. Najprv sme skúmali elektrické a optické charakteristiky plazmovo-katalytických reaktorov. Ďalej sme vyšetrovali chemické zmeny v plyne vyvolané výbojom kombinovaným s katalyzátormi, pri rôznych frekvenciách a amplitúdach aplikovaného napätia. Skúmali sme účinnosti procesov odstraňovania naftalénu a sledovali formovanie produktov pomocou infračervenej a röntgenovskej spektroskopie. Výsledky ukázali, že v porovnaní s plazmou, plazmová katalýza výrazne zvýšila účinnosť odstraňovania naftalénu a tak isto zlepšila selektivitu procesov. BaTiO3 vykazoval vyššiu účinnosť ako ZrO2 pri vyššej frekvencii a nižšej vloženej energii. Ukázal tiež lepšiu životnosť a katalytickú aktivitu pri opakovanom použití. ZrO2 vykazoval vysoké účinnosti pri nižších frekvenciách a mal výrazne lepšie adsorpčné vlastnosti. Zaznamenali sme aj vyššiu produkciu želaných produktov. Celkovo sa dá povedať, že kombinácia plazmy s katalyzátorom je účinná a možno ju zaradiť medzi efektívne metódy odstraňovania dechtov.
|
|
Súčasní
PhD študenti:
Jana KŠANOVÁ
Darina KUŽMOVÁ
Ramin MEHRABIFARD
Zuzana OKRUHLICOVÁ
Pankaj PAREEK
Gokul SELVARAJ
Sergei SMIRNOV
Peter TÓTH
Mgr/Bc študenti:
Dominik DIŇA
Bývalí
PhD študenti
Mgr študenti
Bc študenti
|