Jaana Lilloja kaitseb doktoritööd „Transition metal and nitrogen doped nanocarbon cathode catalysts for anion exchange membrane fuel cells“

23. augustil kell 14.15 kaitseb Jaana Lilloja keemia õppekaval doktoritööd „Transition metal and nitrogen doped nanocarbon cathode catalysts for anion exchange membrane fuel cells“ („Siirdemetallide ja lämmastikuga dopeeritud süsiniknanomaterjalid kui anioonvahetusmembraaniga kütuseelemendi katoodkatalüsaatorid“).

Juhendajad:
professor Kaido Tammeveski, Tartu Ülikool
kaasprofessor Ave Sarapuu, Tartu Ülikool
teadur Elo Kibena-Põldsepp, Tartu Ülikool

Oponent:
Juan Herranz Salaner, Paul Scherrer Institute (Šveits)

Kokkuvõte
Vesiniku kasutamine energiakandjana võiks olla lahendus meie kasvavatele energiajulgeoleku, keskkonnareostuse ja kliimamuutuse probleemidele. Vesinikkütusel töötavaid prootonvahetusmembraaniga kütuseelemente kasutatakse juba transpordisektoris, kuid nende laialdast turustamist piirab vajadus väärismetallkatalüsaatorite järele. Anioonvahetusmembraaniga kütuseelementide tehnoloogia on praegu veel arendamisjärgus, kuid see annaks võimaluse kasutada tunduvalt odavamaid mitte-väärismetallkatalüsaatoreid. Siirdemetallide ja lämmastikuga dopeeritud süsinikmaterjalid on aktiivsed elektrokatalüsaatorid hapniku redutseerumisreaktsiooni jaoks leeliselises keskkonnas ja seega saab neid kasutada anioonvahetusmembraaniga kütuseelementides katoodmaterjalina.

Doktoritöö eesmärk oli valmistada mitte-väärismetallkatalüsaatoreid hapniku elektrokeemilise redutseerumisreaktsiooni jaoks, uurida nende elektrokatalüütilisi omadusi ning rakendusvõimalusi anioonvahetusmembraaniga kütuseelemendis. Katalüsaatorite valmistamiseks kasutati erineva morfoloogiaga nanostruktuurseid süsinikmaterjale: süsiniknanotorusid, karbiidse päritoluga süsinikku, grafeeni ja kommertsiaalset ning ise valmistatud mesopoorset süsinikku. Need süsinikmaterjalid dopeeriti lämmastiku ja siirdemetallidega (raud, koobalt, mangaan) kõrgtemperatuurse pürolüüsi käigus. Uuriti nii erinevate lisandite kui ka süsinikkandja struktuuri mõju katalüsaatorite hapniku redutseerimise aktiivsusele. Materjalide kasutamisel katoodkatalüsaatoritena anioonvahetusmembraaniga kütuseelemendis saadi võrreldavad tulemused plaatinakatalüsaatoriga, näidates seega, et mitte-väärismetallkatalüsaatorid võivad tõepoolest asendada väärismetalle kütuseelementides.

Doktoritöö kaitsmist saab jälgida MS Teamsis.