Μελέτη βιοαπανθρακωμάτων ως υλικών με καταλυτικές ιδιότητες σε διάφορες εφαρμογές
Loading...
Date
2025-03-07
Authors
Σούρσος, Νικόλαος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η σύγχρονη κοινωνία αντιμετωπίζει έντονο ενεργειακό πρόβλημα, με την εξάντληση των αποθεμάτων των ορυκτών καυσίμων και την αυξανόμενη ανάγκη για καθαρή και αποδοτική ενέργεια να καθιστούν επιτακτική την ανάγκη για στροφή σε ανανεώσιμες πηγές. Η υπερθέρμανση του πλανήτη,
η περιβαλλοντική υποβάθμιση και η αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας τονίζουν τη σημασία της ανάπτυξης βιώσιμων ενεργειακών τεχνολογιών που θα μπορούν να ανταποκριθούν στις ανάγκες των σύγχρονων κοινωνιών.
Στο πλαίσιο αυτό, τα βιοαπανθρακώματα αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη λύση, συνδυάζοντας τη βιώσιμη διαχείριση αποβλήτων βιομάζας με την ανάπτυξη αποδοτικών υλικών για ενεργειακές εφαρμογές. Η παρούσα εργασία αναδεικνύει τη σημασία των βιοαπανθρακωμάτων όχι μόνο ως ηλεκτροκαταλύτες για υπερπυκνωτές και μπαταρίες Zn-αέρα, αλλά και ως ένα βήμα προς την αξιοποίηση ανανεώσιμων και φιλικών προς το περιβάλλον πόρων, προωθώντας τη μετάβαση σε ένα πιο βιώσιμο ενεργειακό μέλλον.
Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στη μελέτη των βιοαπανθρακωμάτων ως υλικών με ηλεκτροκαταλυτικές ιδιότητες για εφαρμογές αποθήκευσης και μετατροπής ενέργειας. Η έρευνα επικεντρώνεται στις ιδιότητες τριών διαφορετικών τύπων βιοαπανθρακωμάτων που παρασκευάστηκαν από κοτσάνια καλαμποκιού (Corncob), κλαδάκι ελιάς (Olive Tree Twigs) και απόβλητα ζυθοποιίας (Spent Malt Rootlets). Μέσω ενεργοποίησης με ΚΟΗ και πυρόλυσης σε υψηλές θερμοκρασίες, επιτεύχθηκε η δημιουργία υλικών με υψηλή ειδική επιφάνεια και πορώδες, κρίσιμα χαρακτηριστικά για εφαρμογές σε υπερπυκνωτές και μπαταρίες Zn-αέρα.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το SMR είχε τη μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια (1140 m²/g), ακολουθούμενο από το OTT (1020 m²/g) και το Corncob (92 m²/g). Όσον αφορά τις ηλεκτροκαταλυτικές ιδιότητες, το OTT παρουσίασε τη βέλτιστη απόδοση τόσο στην οξείδωση του νερού (Oxygen evolution reactions, OER) όσο και στην αναγωγή του οξυγόνου (Oxygen reduction reactions, ORR), με υψηλές τιμές έντασης ρεύματος και χαμηλές απαιτήσεις τάσης. Αντίστοιχα, το Corncob και το SMR εμφάνισαν παρόμοια, αλλά ελαφρώς μειωμένη δραστικότητα.
Επιπλέον, η χρήση των βιοαπανθρακωμάτων σε μπαταρίες Zn-αέρα έδειξε σαφή πλεονεκτήματα έναντι εμπορικών νανοσωματιδίων άνθρακα (Carbon Black, CB). Το ηλεκτρόδιο που φέρει OTT απαίτησε τη χαμηλότερη τάση φόρτισης (2.0 V) και παρήγαγε υψηλή τάση εκφόρτισης (1.3 V), καθιστώντας το τον καλύτερο ηλεκτροκαταλύτη. Το Corncob και το SMR έδειξαν επίσης καλή απόδοση, με το Corncob να ξεχωρίζει για τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας στη φόρτιση. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η προετοιμασία και η ενεργοποίηση των υλικών διαδραματίζουν σημαντικότερο ρόλο
από τη βιομάζα προέλευσης στη διαμόρφωση των τελικών ιδιοτήτων τους.
Συνολικά, η εργασία επιβεβαιώνει τη δυνατότητα χρήσης βιοαπανθρακωμάτων ως αποδοτικών ηλεκτροκαταλυτών, τονίζοντας τη σημασία της βιώσιμης επεξεργασίας αποβλήτων βιομάζας για την παραγωγή υλικών υψηλής προστιθέμενης αξίας.
Description
Keywords
Βιοαπανθρακώματα, Καταλυτικές ιδιότητες, Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας