Alar Heinsaar kaitseb doktoritööd „Investigation of oxygen electrode materials for high-temperature solid oxide cells in natural conditions“

17. augustil kell 12.15 kaitseb Alar Heinsaar keemia eriala doktoritööd „Investigation of oxygen electrode materials for high-temperature solid oxide cells in natural conditions“ („Kõrgtemperatuurse tahkeoksiidelemendi hapnikelektroodimaterjalide uurimine realistlikes töötingimustes“).

Juhendajad:
teadur Indrek Kivi, Tartu Ülikool
professor Enn Lust, Tartu Ülikool

Oponent:
professor Søren Højgaard Jensen, Aalburgi Ülikool (Taani)

Image

Kokkuvõte
Üha karmistuvad energia tootmise normid ja soov puhtamate energiatootmistehnoloogiate järele, muudab järk-järgult atraktiivsemaks tahkeoksiidkütuseelemendid. Kahjuks pole nimetatud süsteemid kasutuses olevate tehnoloogiatega hinna poolest konkurentsivõimelised. Tahkeoksiidkütuseelement on väga kõrge töötemperatuuri (T > 600 °C) ja elektrilise efektiivsusega (60%) seade, mis muundab kütuses sisalduva keemilise energia elektrienergiaks. Kütusteks sobivad paljud keemilised ühendid, muuhulgas näiteks vesinik, alkoholid, süsivesinikud, jne, mille reageerimisel ei teki keskkonnale ega inimese tervisele kahjulikke heitgaase. Tahkeoksiidkütuseelemendid on juba kommertsiaalselt saadaval, kuid nende laiemat levikut pärsib kõrge tootmishind, mis on muuhulgas põhjustatud seadme komponentide ajalise stabiilsuse probleemidest.

Kommertsiaalsetes süsteemides on peamiselt kasutuses keraamilised hapnikelektroodid. Selliste elektroodimaterjalide puuduseks on madal tolerantsus õhus sisalduva CO₂ ja H₂O suhtes, mis põhjustavad hapnikelektroodile sattudes materjalide degradeerumist, ning vähendavad süsteemide (elektro)keemilist aktiivsus. Hetkel puhastatakse kommertsiaalsetesse süsteemidesse juhitavad gaasid soovimatutest lisanditest, mis vähendab üleüldist efektiivsust ja suurendab süsteemide ülalpidamiskulusid. Üheks nimetatud materjalide parendamise võimaluseks on muuta nende keemilist koostist ja seeläbi tõsta vastupidavust CO₂ ja H₂O suhtes. Sellega väheneb vajadus keerulisemate õhu puhastamise süsteemide järele, alaneb tootmishind ning pikeneb seadmete eluiga.

Antud doktoritöös sünteesiti ja valmistati hapnikelektroodid, mis on hetkel enim kasutatavad kommertsiaalsetes süsteemides kasutusel. Uuriti, millist mõju avaldavad nendele elektroodide aktiivsusele ja stabiilsusele CO₂ ja H₂O. Seejärel modifitseeriti esialgseid materjale, eesmärgiga suurendada stabiilsust CO₂ ja H₂O sisaldavates gaasikeskkondades. Modifitseeritud materjalide ajaline stabiilsus paranes võrreldes siiani kommertsiaalsetes süsteemides kasutuses olevate hapnikelektroodidega märgatavalt.

Doktoritöö kaitsmist saab jälgida Teamsi vahendusel.