Nanotechnologie pro udržitelná úložiště elektrické energie
| Téma: | Nanotechnologie pro udržitelná úložiště elektrické energie |
| Topic: | Nanotechnologies for sustainable electricity storage |
| Školitel/Tutor: | prof. Mgr. Marek Koutný, Ph.D. |
| Konzultant/Consultant: | Ing. Jaroslav Filip, Ph.D. |
| E-mail: | mkoutny@utb.cz |
| Anotace: | |
| Ukládání elektrické energie je v současné době zásadní problém znemožňující efektivnější využití obnovitelných zdrojů energie, snižující udržitelnost elektromobility a zároveň, v masovém měřítku, nezbytností pro napájení menších elektrických zařízení. S dosavadním rozvojem jsou spojeny zejména environmentální problémy způsobené těžbou výchozích surovin a prozatím nízkou mírou recyklovatelnosti konvenčních akumulátorů. Téma práce bude zaměřeno na výzkum udržitelných technologií ukládání elektrické energie nevyužívající vzácné nerostné suroviny, především na nové materiály Na(K)-ionových (případně Mg, S…) baterií se třemi hlavními oblastmi problémů – vývoje katodových materiálů, anodových materiálů a elektrolytů. Další oblastí výzkumu bude využití netoxických organických či anorganických sloučenin jako potenciálních anolytů a katolytů v „redox-flow“ (průtočných) bateriích. V uvedených oblastech budou hrát důležitou roli nanotechnologie např. ve formě nanočástic pokrývajících povrch anody/katody nebo hydrogelů či membrán modifikovaných v nanoškále tak, aby vykazovaly požadované vlastnosti. Z experimentálního hlediska budou vyvíjené systémy charakterizovány především pomocí elektrochemických metod, ale i pomocí pokročilých analytických metod (XRD, XPS…). | |
| Annotation: | |
| Electric energy storage is one of the greatest current problem obstacle more efficient employment of renewable energy resources, decreasing sustainability of electromobility, and, at the broadest scale, being necessary for powering emerging number of electronic devices. Electricity storage introduces some serious environmental issues like mining of lithium and other materials and insufficient recyclability of the conventional Li-based batteries. The PhD topic will be focused on green and sustainable electricity storage technologies that do not rely on rare non-renewable resources, especially for development of Na(K)-ion (or Mg, S…) batteries with three major issues – anode materials, cathode materials and electrolytes composition. Another research area will be non-toxic organic or inorganic compounds applicable as anolytes or catholytes in “redox-flow” batteries. In all mentioned areas, nanotechnology deployment will be crucial, e.g. in form of nanoparticles coating electrode surfaces or hydrogels or membranes modified in nanoscale such as to exhibit the requested features. The developed and investigated systems will be mainly characterized using electrochemical methods, but also by advanced analytical tools including XPS, XRD and others.
|
|
| Požadavky na studenta: | |
| Absolvent magisterského studia technického, nebo přírodovědného směru. Zájem o další vzdělávání a experimentální práci. | |
| Requirements: | |
| Graduates of technical or natural sciences. Interest in further educational and experimental work. | |
| Literatura/Literature: | |
| 1. Web of Science, Scopus
2. Wang, B. et al., Chemistry – A European Journal, 2021, 27, 512 3. Dühnen, S. et al., Small Methods, 2020, 4, 2000039 4. You, C. et al. Journal of Material Chemistry A, 2020, 8, 25601 5. Sheng Eng, A.Y. et al., Advanced Energy Materials, 2021, 11, 2003493 6. Hosaka, T. et al., Chemical Reviews, 2020, 120, 6358 |
|