Abstrakt

Rozrost gospodarczy poszczególnych państw zwiększa zapotrzebowanie na energię elektryczną, która w większości pochodzi z paliw kopalnych. Rozwój niekonwencjonalnych źródeł energii elektrycznej, takich jak ogniwa paliwowe, oraz jej magazynowania stanowią ważny element zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju. W tym kontekście kluczowe są węglowe materiały elektrodowe charakteryzujące się szczególnymi właściwościami strukturalnymi. Badania realizowane w ramach niniejszej rozprawy ukierunkowane są na opracowanie preparatyki, analizę właściwości fizykochemicznych i aktywności elektrokatalitycznej karbonizatów otrzymanych z odnawialnych biosurowców: chitozanu oraz łusek ryżowych. Metoda zwęglania chitozanu i melaminy oraz ich późniejsza aktywacja wpływa na teksturę, w tym chropowatość układu. Zmiana środowiska reakcji karbonizacji chitozanu (piroliza w stopionej soli LiCl/ZnCl2) prowadzi do zakrzywionych warstw grafenowych o właściwościach elektrokatalitycznych. Wyższe uzyskiwane prądy kinetyczne oraz liczba moli wymienianych elektronów w reakcji redukcji tlenu potwierdzają aktywny wpływ azotowych ugrupowań funkcyjnych (położonych na krawędziach matrycy węglowej) oraz zakrzywionych domen węglowych. Łuski ryżowe z naturalnie występującą krzemionką stanowią potencjalny prekursor do otrzymania karbonizatów o regulowanej porowatości. W rozprawie wykazano, że zdolność do magazynowania ładunku zależy tylko od ilości miejsc adsorpcyjnych, defektów krawędzi lub płaszczyzn w tych strukturach. Podjęte działania posłużyły udowodnieniu tez pracy, iż odpowiedni dobór metody preparatyki ma istotny wpływ na budowę materiału węglowego i skutkuje istotnymi różnicami w jego właściwościach elektrodowych. Takie proekologiczne podejście sprzyja rozwojowi społecznemu opartemu na racjonalnej gospodarce źródłami odnawialnymi, w tym konstruowaniu materiałów dla konwersji i magazynowania energii elektrycznej.

Autor (1)