Sirvi Autor "Thomberg, Thomas, juhendaja" järgi

Nüüd näidatakse 1 - 10 10

Aktiveerimise mõju ränikarbiidist sünteesitud süsiniku füüsikalistele karakteristikutele
(Tartu Ülikool, 2013) Tee, Ester; Tallo, Indrek, juhendaja; Thomberg, Thomas, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja tehnoloogiateaduskond; Tartu Ülikool. Füüsika instituut
Analysis and development of selective synthesis methods of hierarchical micro- and mesoporous carbons
(2019-07-08) Tee, Ester; Lust, Enn, juhendaja; Thomberg, Thomas, juhendaja; Tallo, Indrek, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Loodussäästlikule ning jätkusuutlikule energeetikale pööratakse kogu maailmas järjest enam tähelepanu võitlemaks globaalsete kliimaprobleemidega. Selleks, et taastuvaid energiaallikaid kasutada, on vajalikud ka efektiivsed energiasalvestussüsteemid. Üheks neist on superkondensaatorid, mis võimaldavad väga kiiret laadimist ja tühjendamist ning samas sobivad suurt võimsust nõudvate rakenduste korral. Üheks väga oluliseks superkondensaatorite töövõimet mõjutavaks elemendiks on kasutatav elektroodi materjal. Erinevad poorsed süsinikmaterjalid on selleks rakenduseks väga levinud. Poorsete süsinikmaterjalide alane teadustöö ning ka nende tootmine ja kasutamine maailmas aina kasvab. Lisaks energiasalvestusseadmetele kasutatakse neid ka näiteks veepuhastusseadmetes, vesiniku salvestamiseks jne. Sõltuvalt rakendusest peavad süsinikmaterjalid olema selleks vajalike omaduste ja struktuuriga, mis omakorda sõltuvad väga oluliselt antud süsinikmaterjalide sünteesi meetodist. Lähteaineks võivad olla näiteks suhkur, biomass, karbiidid, polümeerid jne. Selleks, et materjalid oleksid ka reaalselt erinevates rakendustes kasutatavad, on väga oluline hinna ja kvaliteedi suhe – otsitakse materjale, mida oleks võimalikult lihtne ja odav valmistada, kuid samas oma parameetritelt oleksid rakenduste jaoks sobivad. Käesoleva doktoritöö raames valmistati poorseid süsinikmaterjale ränikarbiidist ning uuriti erinevate järeltöötluse meetodite mõju saadud materjalide füüsikalistele omadustele (poorsus, korrapära ja struktuur). Seejärel valmistati uuritud materjalidest superkondensaatori elektroodid ja testiti mitmekülgselt ka nende sobivust kasutamiseks energiasalvestusseadmetes. Töö tulemused näitavad, et ränikarbiid, mis on teistest sarnastest kasutatavatest karbiididest 10 kuni 60 korda odavam, on väga lihtsa ning küllaltki odava sünteesi ja järeltöötluse meetodite abil võimalik töödelda efektiivseks materjaliks energiasalvestusseadmetes kasutamiseks.
Elektroformeerimise meetodil valmistatud polümeersete nanokiudmembraanide omaduste uurimine
(Tartu Ülikool, 2013) Vaas, Ingrid; Tõnurist, Kerli, juhendaja; Thomberg, Thomas, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja tehnoloogiateaduskond; Tartu Ülikool. Tehnoloogiainstituut
Hüdrotermilise karboniseerimise meetodil valmistatud süsinikmaterjalid superkondensaatoris energia salvestamiseks
(Tartu Ülikool, 2018) Tooming, Tauno; Thomberg, Thomas, juhendaja; Jänes, Alar, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Füüsika instituut
Impact of activated carbon microstructure and porosity on electrochemical performance of electrical double-layer capacitors
(2020-07-14) Härmas, Meelis; Jänes, Alar, juhendaja; Thomberg, Thomas, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Kuna elektrijaamu (tuule-, päikese-, hüdro-, tuumaenergia jne) mugavalt kaasas kanda ei saa, on ikka vaja uuemaid ja paremaid energiasalvestusseadmeid, mida saab tasku panna. Energiat saab salvestada näiteks superkondensaatorisse. Energiasalvestusseadmeid iseloomustab nende energia ja võimsus. Mida rohkem energiat saab seadmesse, näiteks elektriauto akusse, salvestada, seda kaugemale saab see auto sõita enne, kui aku tühjaks saab. Kui sama aku on ka suure võimsusega, siis suudab see aku energiat kiiremini välja anda ehk auto kiirendus on suurem. Superkondensaatorid on väga hea võimsusega energiasalvestusseadmed (hind võimuse ühiku kohta <1 EUR kW−1), kuid nendesse “mahub” korraga vähe energiat (hind energia ühiku kohta > 4500 EUR (kWh)−1). Seega kasutatakse superkondensaatoreid põhiliselt rakendustes, kus on oluline energiat salvestada/kätte saada väga kiiresti. Näiteks nutitelefoni kaamera välk saab oma energia superkondensaatorilt. Üks tähtsamaid superkondensaatori koostisosi on elektroodid. Tavaliselt tehakse elektroodid poorsest süsinikust, mis on olemuselt sarnane aktiivsöega, mida kasutatakse näiteks söetablettides. Poorseid süsinikke iseloomustab eripind ehk suur pindala väikese massi kohta. Selles töös sünteesiti mitmeid huvitava ehitusega suure eripinnaga süsinikmaterjale, kasutades lähteainetena glükoosi, sahharoosi ja turvast. Sünteesitud süsinikmaterjalidest tehti edasi superkondensaatori elektroodid ja neid kasutati superkondensaatori katserakus. Nähti, et mõned sünteesitud materjalid koosnesid 1 μm (umbes 100 korda väiksem kui juuksekarva läbimõõt) kerakujulistest osakestest. Nende väikeste sfääride sees on keeruline poorne võrgustik, mille eripind oli suurusjärgus 2000 m2 g−1 ja kuhu pääsevad ligi ioonid ja molekulid. Uurimuse käigus selgus, et igasuguse suurusega poorid pole võrdselt head selleks, et saada suure võimsusega superkondensaatorit. Selgus, et suure võimsusega superkondensaatorite valmistamiseks on äärmiselt vajalikud poorid, mille läbimõõt on ligi 1 nm või laiem (läbimõõt, mis on sarnane DNA molekuli läbimõõdule).
Lämmastikuga dopeeritud redutseeritud grafeenoksiidi rakendamine kütuseelemendi katalüsaatori alusmaterjalina
(Tartu Ülikool, 2025) Krüüner, Ekke; Kasuk, Karl-Ander, juhendaja; Nerut, Jaak, juhendaja; Thomberg, Thomas, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Füüsika instituut
Ränikarbiidist sünteesitud ning süsinikdioksiidiga järelaktiveeritud süsiniku füüsikalised ja elektrokeemilised omadused
(Tartu Ülikool, 2015) Tee, Ester; Tallo, Indrek, juhendaja; Thomberg, Thomas, juhendaja; Tartu Ülikool. Keemia instituut; Tartu Ülikool. Loodus- ja tehnoloogiateaduskond
Seitsme erineva mikropoorse süsiniku struktuuri iseloomustamine kasutades Raman spektroskoopia meetodit ning erinevaid analüüsimudeleid
(Tartu Ülikool, 2016) Härmas, Riinu; Thomberg, Thomas, juhendaja; Kurig, Heisi, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Keemia instituut
Suure eripinnaga süsinikmaterjalid on ulatuslikult kasutatavad adsorbendid, mille struktuuri saab laias ulatuses varieerida. Tänu sellele on võimalik luua eri kasutusvaldkondade nagu superkondensaatorid, vesiniku salvestamine jmt jaoks optimeeritud omadustega ning efektiivselt toimivaid süsinikmaterjale. Samas selleks, et leida kindla rakendusala jaoks optimaalse struktuuriga süsinikmaterjali, on oluline osata süsinikmaterjalide struktuure korrektselt iseloomustada. Süsinikmaterjalide iseloomustamiseks kasutatakse laialt Raman spektroskoopiat, sest see on üsna lihtne, kiire ja mittedestruktiivne meetod, mis võimaldab saada süsinike kohta palju informatsiooni. Süsiniku Raman spektritelt kvantitatiivse info saamiseks on tuletatud ka erinevaid empiirilisi valemeid, kuid materjalid, mille Raman spektrite põhjal need võrrandid tuletatud on, ei sarnane superkondensaatorites, patareides ja vesiniku salvestamises kasutatavate süsinikmaterjalidega. Seetõttu uuritigi, kas ja mil määral on olemasolevad empiirilised võrrandid rakendatavad mikropoorsetele süsinikmaterjalidele. Tulemuseks saadi, et empiirilised valemid mikropoorsete süsinike Raman spektritest info saamiseks hästi ei sobi ning Raman spektroskoopia rakendamiseks sellistel materjalidel on vajalik seniseid mudeleid veelgi täiustada.
Synthesis and characterization of novel carbon electrodes for high power density electrochemical capacitors
(2022-02-24) Paalo, Maarja; Lust, Enn, juhendaja; Thomberg, Thomas, juhendaja; Tallo, Indrek, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Viimastel aastatel on üsna kiiresti kasvanud nõudlus mitmekülgsete energiasalvestussüsteemide järele. Mõnedes piirkondades on pidevalt suurenev energiatarbimine ja selle mõju keskkonnale on tekitanud vajaduse uute suure võimsuse- ja energiatihedusega energiasalvestite järele. Superkondensaatorid on pälvinud palju tähelepanu, kuna neil on suur erimahtuvus, pikk tööiga, suur võimsustihedus ja väga madalad hoolduskulud. Superkondensaatoreid saab kombineerida koos kõrge energiatihedusega patareide ja kütuseelementidega erinevates rakendustes, kus on oluline samaaegselt nii suur energia kui ka võimsustihedus. Superkondensaatorites salvestatava kui ka sealt vabaneva energia väärtused sõltuvad olulisel määral selle elektrilisest mahtuvusest, süsteemi takistusest ja maksimaalsest rakupotentsiaalist, mis kõik sõltuvad kasutatavate elektroodide materjalide poorsusest ja elektrolüüdi omadustest. Üks enimkasutatud elektroodimaterjale superkondensaatorites on erinevad poorsed süsinikud ja nende hulgas ka karbiidist saadud süsinikud, millede korral on võimalik pooride suurust väga kontrollitult varieerida ning läbi selle suurendada süsteemis salvestatava energia hulka. Teiseks oluliseks energia salvestamist piiravaks teguriks superkondensaatorites on kasutatavate elektrolüütide mõõdukas tööpotentsiaal. Superkondensaatori suurepärase jõudluse saavutamiseks on seega oluline optimeerida nii elektroodimaterjali mikro- ja mesopoorsust ja selle sobivust kasutatava elektrolüüdiga kui ka optimeerida kasutatava elektrolüüdi korral selle maksimaalset rakendatavat rakupotentsiaali. Antud doktoritöös kasutati mikro- ja mesopoorsete elektroodimaterjalide valmistamiseks sool-geel meetodit, mis annab esialgsele karbiidile täiendava mesopoorsuse, mis jääb alles ka karbiidset päritolu süsinikmaterjali ja mida ei eksisteeri kommertsiaalsest karbiidist süsteesitud süsinikus. Teiseks töötati välja ″operando″ aktiveerimise ja passiveerimise meetod elektroodide maksimaalse rakendatava rakupotsntsiaali suurendamiseks, et suurendada süsteemi energiatihedust.
Tsinkkloriidi ja kaaliumhüdroksiidiga aktiveeritud süsinikmaterjalid mittevesilahustel baseeruvatele superkondensaatoritele
(Tartu Ülikool, 2016) Härmas, Meelis; Jänes, Alar, juhendaja; Thomberg, Thomas, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Keemia instituut
Käesoleva töö eesmärgiks oli optimeerida D-glükoosist sünteesitud süsiniku keemilise aktiveerimise protsessi tingimusi ja hinnata sünteesitud süsinikmaterjalide sobivust elektrilise kaksikkihi kondensaatorite (EKKK) elektroodimaterjalideks. Elektroodimaterjalide valmistamiseks sünteesiti Dglükoosi vesilahusest hüdrotermilise karboniseerimise meetodil süsinikurikas materjal, mida järelaktiveeriti ZnCl2, KOH või nende seguga. Lõpliku süsinikmaterjali iseloomustati N2 ja CO2 sorptsiooni, röntgendifraktsiooni, Raman spektroskoopia ja skaneeriva elektronmikroskoopia meetoditega. Aktiveeritud süsinike elektrokeemiliseks iseloomustamiseks kasutati tsüklilist voltamperomeetriat, impedantsspektroskoopiat ja konstantse voolu ja konstantse võimsuse meetodeid. Süsinikmaterjal, mille saamiseks aktiveeriti algset süsinikurikast materjali 700 ° juures KOH massiga vahekorras 1:4, oli kõige poorsema struktuuriga (eripind SBET = 2150 m2 g-1, mikropooride pindala Smicro = 2140 m2 g-1 ja pooride koguruumala Vtot = 1.01 cm3 g-1). Leiti, et nimetatud süsinikmaterjalidel on lai ideaalse polariseeritavuse ala ΔV ≤ 3,0 V, väga lühikesed ajakonstandid (0,66 s) ja kõrged erimahtuvused (134 F g-1), mis näitab nende sobilikkust suure energia- ja võimsusetihedusega EKKK.