Výkonný generátor jiskrového výboje pro syntézu jemných práškových materiálů
Projekt programu Účinná přeměna a skladování energie Strategie AV21 pro rok 2017
Odpovědný řešitel: Ing. Tomáš Němec, Ph.D., Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i.
Spolupracující pracoviště: Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Cílem tohoto výzkumu je získat znalosti pro výrobu nanočástic pro využití ve vodíkových palivových článcích a elektrolyzérech, které se stávají důležitou součástí moderní energetiky orientující se na obnovitelné zdroje a bezuhlíkové technologie.
V rámci letošního projektu bylo v oddělení elektrotechniky a elektrofyziky Ústavu termomechaniky AV ČR, v. v. i. navrhnuto a zkonstruováno nové experimentální zařízení pro generování nanočástic z elektricky vodivých materiálů. Generátor je založen na principu jiskrového výboje, který intenzivním elektrickým pulsem odpařuje povrch kovových elektrod. Páry kovů velmi rychle kondenzují v nosném plynu za vzniku nanočástic o velikosti jednotek nanometrů. Generátor se vyznačuje relativně vysokým výkonem v řádu desítek miligramů nanomateriálu vyrobeného za hodinu. Pokročilé možnosti nastavení parametrů jiskrového výboje dále umožňují jemně ladit proces syntézy a modifikovat vlastnosti vyrobených nanočástic. Vyvinutý způsob výroby a zařízení byly patentovány [1].
Byly syntetizovány vzorky nanočástic platiny, iridia, wolframu, stříbra a některých jejich směsí. Na spolupracujícím pracovišti, v oddělení materiálové analýzy Fyzikálního ústavu AV ČR, v. v. i., byly syntetizované materiály charakterizovány pomocí metod elektronové mikroskopie s cílem ověřit jejich předpokládanou velikost, morfologii a složení.
 |
 |
Komora generátoru pro jiskrové výboje
Ve spolupráci s komerčním partnerem, firmou Fumatech BMT, jsou zkoumány katalytické účinky vyrobených nanočástic pro účely elektrochemické přeměny energie ve vodíkových palivových článcích a elektrolyzérech.
 |
 |
 |
 |
| Platinové nanočástice | |
 |
 |
| Platinové nanočástice na uhlíkovém substrátu | |
Podpora Strategie AV21 umožnila nastartovat nový interdisciplinární směr výzkumu, který propojuje oblasti nukleační teorie v nerovnovážné termodynamice, plazmových výbojů a elektrochemické aktivity nanočástic.
[1] Patentová přihláška „Způsob aerosolové syntézy nanočástic jiskrovým výbojem a zařízení k provádění tohoto způsobu“, pořadové číslo D17076594, spisová značka PV 2017-460.
