Browsing by Author "Ratso, Sander"

Now showing 1 - 4 of 4

Electrocatalysis of oxygen reduction on non-precious metal catalysts
(2020-12-11) Ratso, Sander; Tammeveski, Kaido, juhendaja; Kruusenberg, Ivar, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Loodust saastava süsinikul põhineva energiatsükli asendamine on üks kõige kriitilisemaid 21. sajandi probleeme. Paraku tuleb sisuliselt kogu transpordiks kasutatav energia endiselt fossiilsetest kütustest. Üheks alternatiiviks sisepõlemismootorile on polümeer-elektrolüüt kütuseelemendid (PEFC). Kütuseelement on olemuselt seade, milles keemiline energia (konkreetsel juhul vesiniku ja hapniku vahelisel reaktsioonil tekkiv energia) muundatakse kasulikuks tööks. PEFC puhul on lõppsaaduseks puhas vesi, mis tähendab et sisepõlemismootori asendamisel selliste kütuseelementidega on võimalik vältida CO2 teket. Põhiline probleem PEFC tehnoloogia juures on katoodil toimuva hapniku redutseerumisreaktsiooni katalüsaatorite vähene aktiivsus ja stabiilsus. Siiani kasutatakse madalatemperatuursetes kütuseelementides selle reaktsiooni katalüsaatorina plaatinal põhinevaid materjale, aga plaatina on äärmiselt kallis ning vähese levimusega metall. Selle doktoritöö käigus arendati plaatina asendamiseks süsiniknanomaterjalidest uudseid elektrokatalüsaatoreid. Grafeeni, süsiniknanotorude ja karbiidset päritolu süsiniku dopeerimisel saavutati atomaarselt jaotunud aktiivtsentritega, mis pidasid sammu või isegi suurendasid kütuseelemendi võimsustihedust võrreldes kommertsiaalsete Pt/C materjalidega. Töö käigus demonstreeriti uusi strateegiaid süsiniknanomaterjalidest komposiitide valmistamiseks ning poorse struktuuri optimeerimiseks, mis suurendas samuti kütuseelemendi võimsustihedust. Käesoleva doktoritöö tulemused näitavad, et mitte-väärismetallkatalüsaatoritega on võimalik asendada kütuseelemendis plaatina-põhiseid katoodimaterjale ning seeläbi oluliselt vähendada süsteemi maksumust.
Hapniku elektrokeemiline redutseerumine lämmastikuga dopeeritud rauda või koobaltit sisaldavatel mitmeseinalistel süsiniknanotorudel
(Tartu Ülikool, 2017) Ratso, Sander; Kruusenberg Ivar; Sarapuu, Ave; Tammeveski, Kaido; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Keemia instituut
Käesolevas töös uuriti hapniku elektrokeemilist redutseerumist aluselises ja happelises keskkonnas koobaltit või rauda sisaldavatel lämmastikuga dopeeritud mitmeseinalistel süsiniknanotorudel. Nii koobaltit kui ka rauda sisaldavad lämmastikuga dopeeritud süsiniknanotorud olid aluselises keskkonnas kommertsiaalse plaatinakatalüsaatoriga ligilähedase aktiivsusega ja võrreldavad kirjanduses leiduvate andmetega mitteväärismetallkatalüsaatorite jaoks. Stabiilsuse uuringust selgus, et mõlemad katalüsaatorid on aluselises keskkonnas ka väga stabilised. Happelises keskkonnas oli materjalide aktiivsus mõnevõrra väiksem, jäädes alla kommertsiaalsele Pt katalüsaatorile. Koobaltit sisaldavat katalüsaatorit testiti anioonvahetusmembraaniga vesinikkütuseelemendis ning rauda sisaldavat katalüsaatorit anioonvahetusmembraaniga metanoolkütuseelemendis.
Hapniku elektrokeemiline redutseerumine lämmastikuga dopeeritud süsiniknanomaterjalidel
(Tartu Ülikool, 2015) Ratso, Sander; Kruusenberg, Ivar; Tammeveski, Kaido; Tartu Ülikool. Loodus- ja tehnoloogiateaduskond; Tartu Ülikool. Keemia instituut
Hapniku redutseerumine kuulveski meetodil valmistatud lämmastikuga dopeeritud süsinikmaterjalidel
(Tartu Ülikool, 2018) Sibul, Roberta; Tammeveski, Kaido; Kibena-Põldsepp, Elo; Ratso, Sander; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Keemia instituut
Käesolevas töös uuriti hapniku redutseerumist lämmastikuga dopeeritud süsinikmaterjalidel (grafiit, grafeenoksiid, kommertsiaalselt kättesaadav grafeen) aluselises keskkonnas. N-dopeeritud katalüsaatorite sünteesil kasutati uudse lähenemisviisina süsinikmaterjalide kuulveskis jahvatamist ditsüaandiamiidi juuresolekul. Samuti uuriti töös sideaine (Nafioni) mõju nii dopeerimata kui ka dopeeritud materjalidele. Katalüsaatormaterjalide iseloomustamiseks kasutati kõrglahutusega skaneerivat elektronmikroskoopiat, röntgenfotoelektronspektroskoopiat, lämmastiku adsorptsiooni analüüsi, induktiivsidestunud plasma massispektromeetriat ja pöörleva ketaselektroodi meetodit. Tulemustest selgus, et kõik lämmastikuga dopeeritud süsinikmaterjalid olid kõrgema aktiivsusega kui dopeerimata süsinikmaterjalid. Lisaks täheldati, et Nafioni kasutamine inhibeeris nii dopeerimata kui ka N-dopeeritud grafiidi aktiivsust hapniku redutseerumisel.