Search

Vandenilio išgavimas ir saugojimas gerai žinoma ir sprendžiama, tačiau užsitęsusi problema pasauliniu mąstu. Todėl būtina ieškoti naujų proveržio taškų šioje srityje. Šiame darbe pasinaudota nauju, patentuotu, būdu išgauti vandenilį iš vandens panaudojant vandens reakcijas su plazmoje aktyvuotomis nanomedžiagomis. Šiuo atvėju buvo ištirta magnio nanomiltelių ciklinė hidrolizės reakcija su vandeniu, miltelius re-aktyvaviuojant vandenilio plazmoje. Buvo nustatyta, kad reakciją stabdantis magnio hidroksidas yra dalinai pašalinamas vandenilio plazmos poveikio metu, sugeneruojami nauji aktyvuoti atomai ir tai leidžia miltelius naudoti pakartotinai vandenilio gavybai iš vandens., Hydrogen production and storage are well known but unsolved worldwide problem. So it is necessary to search new breakthrough points in this area. In this paper the new patented way was used to generate hydrogen from water with plasma activated nanomatter. In this particular case magnesium nanopowder was chosen for repeated hydrolysis reaction and then re-activation in hydrogen plasma. It was set that brucite which prevent further contact between water and unreacted Mg material can be partly removed by hydrogen plasma and new active magnesium atoms appear for repeated hydrolysis reaction.

The dissertation examines topics related to the formation of supercapacitors using plasma technology and their analysis. Plasma spray technology was used to form supercapacitors electrodes. Carbon was deposited on stainless steel surface using the atmospheric pressure argon-acetylene plasma. The deposition of nickel oxide on the surface of carbon electrodes was made using magnetron sputtering method. The influence of acetylene amount to the supercapacitors electrodes and the electrical characteristics of the structure were estimated. The nickel oxide influence to the electrical parameters of supercapacitor carbon electrodes, structure and microrelief was assessed too. The etching of carbon electrodes surface with oxygen plasma was performed and its impact on the capacitors electrical parameters and carbon electrode structure was evaluated. Mathematical modeling was used to theoretically estimate the influence of oxygen plasma to the supercapacitor carbon electrode surface microrelief. The anisotropic growth of carbon surface relief and isotropic surface erosion mechanism was theoretically explained. The impact mechanism of the acetylene content and plasmatron power to the carbon electrode structure and electrical parameters was qualitatively explained. The mechanism for understanding the influence of NiO content on the carbon electrodes to the supercapacitor electrical parameters and electrode structure was proposed., Disertacijoje nagrinėjama tematika yra susijusi su superkondensatorių formavimu ir jų tyrimais naudojant plazmines technologijas. Superkondensatorių elektrodams formuoti panaudota plazminio purškimo technologija. Anglis ant nerūdijančio plieno paviršiaus užnešta panaudojant atmosferinio slėgio argono-acetileno plazmą. Nikelio oksidui nusodinti ant anglies elektrodų paviršiaus panaudotas magnetroninio garinimo metodas. Įvertinta acetileno kiekio įtaka superkondensatorių elektrinėms charakteristikoms ir elektrodų struktūrai. Tai pat įvertinta nikelio oksido kiekio įtaka superkondensatorių anglies elektrodų elektriniams parametrams, struktūrai bei mikroreljefui. Atliktas anglies elektrodų paviršiaus ėsdinimas deguonies plazma ir įvertintas jo poveikis kondensatorių elektriniams parametrams ir anglies elektrodų struktūrai. Matematiniu modeliavimu teoriškai įvertinta deguonies plazmos įtaka superkondensatorių anglies elektrodų paviršiaus mikroreljefui. Teoriškai pagrįstas anglies dangos reljefo anizotropinis augimas ir izotropinės paviršiaus erozijos mechanizmas. Kokybiškai paaiškintas acetileno kiekio ir plazmotrono galios įtakos mechanizmas anglies elektrodų struktūrai ir elektriniams parametrams. Pasiūlytas mechanizmas, aiškinantis NiO kiekio, esančio ant anglies elektrodų, įtaką superkondensatorių elektriniams parametrams ir elektrodų struktūrai.

The dissertation examines topics related to the formation of supercapacitors using plasma technology and their analysis. Plasma spray technology was used to form supercapacitors electrodes. Carbon was deposited on stainless steel surface using the atmospheric pressure argon-acetylene plasma. The deposition of nickel oxide on the surface of carbon electrodes was made using magnetron sputtering method. The influence of acetylene amount to the supercapacitors electrodes and the electrical characteristics of the structure were estimated. The nickel oxide influence to the electrical parameters of supercapacitor carbon electrodes, structure and microrelief was assessed too. The etching of carbon electrodes surface with oxygen plasma was performed and its impact on the capacitors electrical parameters and carbon electrode structure was evaluated. Mathematical modeling was used to theoretically estimate the influence of oxygen plasma to the supercapacitor carbon electrode surface microrelief. The anisotropic growth of carbon surface relief and isotropic surface erosion mechanism was theoretically explained. The impact mechanism of the acetylene content and plasmatron power to the carbon electrode structure and electrical parameters was qualitatively explained. The mechanism for understanding the influence of NiO content on the carbon electrodes to the supercapacitor electrical parameters and electrode structure was proposed., Disertacijoje nagrinėjama tematika yra susijusi su superkondensatorių formavimu ir jų tyrimais naudojant plazmines technologijas. Superkondensatorių elektrodams formuoti panaudota plazminio purškimo technologija. Anglis ant nerūdijančio plieno paviršiaus užnešta panaudojant atmosferinio slėgio argono-acetileno plazmą. Nikelio oksidui nusodinti ant anglies elektrodų paviršiaus panaudotas magnetroninio garinimo metodas. Įvertinta acetileno kiekio įtaka superkondensatorių elektrinėms charakteristikoms ir elektrodų struktūrai. Tai pat įvertinta nikelio oksido kiekio įtaka superkondensatorių anglies elektrodų elektriniams parametrams, struktūrai bei mikroreljefui. Atliktas anglies elektrodų paviršiaus ėsdinimas deguonies plazma ir įvertintas jo poveikis kondensatorių elektriniams parametrams ir anglies elektrodų struktūrai. Matematiniu modeliavimu teoriškai įvertinta deguonies plazmos įtaka superkondensatorių anglies elektrodų paviršiaus mikroreljefui. Teoriškai pagrįstas anglies dangos reljefo anizotropinis augimas ir izotropinės paviršiaus erozijos mechanizmas. Kokybiškai paaiškintas acetileno kiekio ir plazmotrono galios įtakos mechanizmas anglies elektrodų struktūrai ir elektriniams parametrams. Pasiūlytas mechanizmas, aiškinantis NiO kiekio, esančio ant anglies elektrodų, įtaką superkondensatorių elektriniams parametrams ir elektrodų struktūrai.

Vandenilio saugojimas gerai žinoma ir plačiai tyrinėjama technologinė problema. Dėl fizikinių ir cheminių vandenilio ypatybių, vandenilio saugojimo sistemos turi sugebėti atlaikyti kritiškus darbo rėžimus: ypač aukštą slėgį atlaikantys hermetiški indai vandenilio dujoms, gerokai žemesnės nei kitų dujų darbinės temperatūros suskystinto vandenilio saugyklos. Todėl yra siūlomos kelios novatoriškos technologijos H2 saugojimui. Viena iš jų - vandenilio adsorbcija į metalus, juose sudarant cheminius junginius. Šiame darbe buvo analizuojami potencialiai vandenilio saugojimui tinkantys hidridai. Panaudojant Sieverto matavimo metodiką ištirta Mg pagrindu sukurtų hidridų hidrinimo – dehidrinimo kinetika., Hydrogen storage represents a well-known and widely investigated technological problem. Due to the physical and chemical properties of hydrogen substance, conventional storage processes have to manage critical operating conditions: high pressures are required by pressurized storages. While liquefied storage needs lower temperatures than other cryogenic processes. Thus, several innovative technologies were proposed for hydrogen storage. Examples are the adsorption on metals or the storage as a complex hydride. The present study was dedicated to the formation – decomposition kinetics analysis of proposed Mg based hydrides used for hydrogen storage.

In the present work Mg and MgAl thin films were fabricated using physical vapour deposition (PVD) technologies as non-traditional and new nanotechnology methods for designing high performance hydrogen storage materials. The physical vapour deposition technologies allow the formation of metastable metal, alloy and chemical compounds with strictly controlled composition, microstructure and stoichiometry at low temperatures. The synthesis of MgH2, MgAl and Mg(AlH4)2 films has been conducted in two steps: (i) fabrication of thin films employing magnetron sputtering in Ar gas, and (ii) hydrogenation of thin films employing plasma immersion ion implantation technologies. For the first time, chemical compound Mg(AlH4)2 has been synthesized using the deposition of Mg and Al atoms from gas phase in hydrogen plasma (reactive deposition with simultaneously hydrogen implantation). The transformation of Mg thin film to MgH2 takes place at 400 K temperature during hydrogenation in hydrogen plasma. Experimental results showed that hydriding kinetics of Ti-doped Mg film increases and desorption temperature decreases by 60-80 K and the maximum H2-effusion from the Ti-undoped Mg-Al takes place at temperature 475 K, and for the Ti-doped Mg-Al film – at temperature 410 K; the release time of accommodated hydrogen is shorted for the Ti-doped Mg-Al film. The mathematical model of hydrogenation shows that during the process of material irradiation in plasma the concentration of incident ions in... [to full text], Šiame darbe, panaudojant jonines-plazmines technologijas, sintezuotos Mg, MgH2, Mg-Al ir Mg(AlH4)2 plonos nanokristalinės dangos. Ištirta jų struktūros, paviršiaus morfologijos ir sudėties priklausomybė nuo nusodinimo ir hidrinimo plazmoje technologinių parametrų. Darbe panaudoti plėvelių formavimo metodai: (i) magnetroninis-joninis garinimas Ar dujų aplinkoje; (ii) plonų dangų prisotinimas vandeniliu, panaudojant vandenilio jonų implantacijos iš plazmos technologijas. Šio darbo originalumas susijęs su nepusiausvyrinių plazminių technologijų panaudojimu nanokristalinių medžiagų hidrinimui. Pirmą kartą atlikta metalų hidridų sintezė ir ištirta vandenilio kaupimosi kinetika nanostruktūrinėse medžiagose panaudojant plazminės vandenilio implantacijos technologiją. Gauti rezultatai patvirtina joninių-plazminių technologijų pranašumus, iš kurių svarbiausias - formuojamų plėvelių mikrostruktūros valdymas nanometriniame lygyje. Tyrimo metu, panaudojant vandenilio jonų implantaciją į Mg-Al dangas, pirmą kartą susintezuotas Mg(AlH4)2 hidridas. 5 storio Mg dangų transformacija į MgH2, hidrinimo procesą atliekant vandenilio plazmoje, įvyksta esant 400 K temperatūrai. Eksperimentiniai rezultatai atskleidė, kad Ti priemaišomis legiruotose Mg dangose paspartėja hidridų formavimosi kinetika, o vandenilio desorbcijos temperatūra sumažėja 60-80 K. Vandenilio desorbcijos kinetika Ti priemaišomis legiruotose Mg-Al dangose taip pat yra spartesnė, o jų desorbcijos temperatūra sumažėja 65 K... [toliau žr. visą tekstą]

In the present work Mg and MgAl thin films were fabricated using physical vapour deposition (PVD) technologies as non-traditional and new nanotechnology methods for designing high performance hydrogen storage materials. The physical vapour deposition technologies allow the formation of metastable metal, alloy and chemical compounds with strictly controlled composition, microstructure and stoichiometry at low temperatures. The synthesis of MgH2, MgAl and Mg(AlH4)2 films has been conducted in two steps: (i) fabrication of thin films employing magnetron sputtering in Ar gas, and (ii) hydrogenation of thin films employing plasma immersion ion implantation technologies. For the first time, chemical compound Mg(AlH4)2 has been synthesized using the deposition of Mg and Al atoms from gas phase in hydrogen plasma (reactive deposition with simultaneously hydrogen implantation). The transformation of Mg thin film to MgH2 takes place at 400 K temperature during hydrogenation in hydrogen plasma. Experimental results showed that hydriding kinetics of Ti-doped Mg film increases and desorption temperature decreases by 60-80 K and the maximum H2-effusion from the Ti-undoped Mg-Al takes place at temperature 475 K, and for the Ti-doped Mg-Al film – at temperature 410 K; the release time of accommodated hydrogen is shorted for the Ti-doped Mg-Al film. The mathematical model of hydrogenation shows that during the process of material irradiation in plasma the concentration of incident ions in... [to full text], Šiame darbe, panaudojant jonines-plazmines technologijas, sintezuotos Mg, MgH2, Mg-Al ir Mg(AlH4)2 plonos nanokristalinės dangos. Ištirta jų struktūros, paviršiaus morfologijos ir sudėties priklausomybė nuo nusodinimo ir hidrinimo plazmoje technologinių parametrų. Darbe panaudoti plėvelių formavimo metodai: (i) magnetroninis-joninis garinimas Ar dujų aplinkoje; (ii) plonų dangų prisotinimas vandeniliu, panaudojant vandenilio jonų implantacijos iš plazmos technologijas. Šio darbo originalumas susijęs su nepusiausvyrinių plazminių technologijų panaudojimu nanokristalinių medžiagų hidrinimui. Pirmą kartą atlikta metalų hidridų sintezė ir ištirta vandenilio kaupimosi kinetika nanostruktūrinėse medžiagose panaudojant plazminės vandenilio implantacijos technologiją. Gauti rezultatai patvirtina joninių-plazminių technologijų pranašumus, iš kurių svarbiausias - formuojamų plėvelių mikrostruktūros valdymas nanometriniame lygyje. Tyrimo metu, panaudojant vandenilio jonų implantaciją į Mg-Al dangas, pirmą kartą susintezuotas Mg(AlH4)2 hidridas. 5 storio Mg dangų transformacija į MgH2, hidrinimo procesą atliekant vandenilio plazmoje, įvyksta esant 400 K temperatūrai. Eksperimentiniai rezultatai atskleidė, kad Ti priemaišomis legiruotose Mg dangose paspartėja hidridų formavimosi kinetika, o vandenilio desorbcijos temperatūra sumažėja 60-80 K. Vandenilio desorbcijos kinetika Ti priemaišomis legiruotose Mg-Al dangose taip pat yra spartesnė, o jų desorbcijos temperatūra sumažėja 65 K... [toliau žr. visą tekstą]

Šiame darbe, panaudojant jonines-plazmines technologijas, sintezuotos Mg, MgH2, Mg-Al ir Mg(AlH4)2 plonos nanokristalinės dangos. Ištirta jų struktūros, paviršiaus morfologijos ir sudėties priklausomybė nuo nusodinimo ir hidrinimo plazmoje technologinių parametrų. Darbe panaudoti plėvelių formavimo metodai: (i) magnetroninis-joninis garinimas Ar dujų aplinkoje; (ii) plonų dangų prisotinimas vandeniliu, panaudojant vandenilio jonų implantacijos iš plazmos technologijas. Šio darbo originalumas susijęs su nepusiausvyrinių plazminių technologijų panaudojimu nanokristalinių medžiagų hidrinimui. Pirmą kartą atlikta metalų hidridų sintezė ir ištirta vandenilio kaupimosi kinetika nanostruktūrinėse medžiagose panaudojant plazminės vandenilio implantacijos technologiją. Gauti rezultatai patvirtina joninių-plazminių technologijų pranašumus, iš kurių svarbiausias - formuojamų plėvelių mikrostruktūros valdymas nanometriniame lygyje. Tyrimo metu, panaudojant vandenilio jonų implantaciją į Mg-Al dangas, pirmą kartą susintezuotas Mg(AlH4)2 hidridas. 5 storio Mg dangų transformacija į MgH2, hidrinimo procesą atliekant vandenilio plazmoje, įvyksta esant 400 K temperatūrai. Eksperimentiniai rezultatai atskleidė, kad Ti priemaišomis legiruotose Mg dangose paspartėja hidridų formavimosi kinetika, o vandenilio desorbcijos temperatūra sumažėja 60-80 K. Vandenilio desorbcijos kinetika Ti priemaišomis legiruotose Mg-Al dangose taip pat yra spartesnė, o jų desorbcijos temperatūra sumažėja 65 K... [toliau žr. visą tekstą], In the present work Mg and MgAl thin films were fabricated using physical vapour deposition (PVD) technologies as non-traditional and new nanotechnology methods for designing high performance hydrogen storage materials. The physical vapour deposition technologies allow the formation of metastable metal, alloy and chemical compounds with strictly controlled composition, microstructure and stoichiometry at low temperatures. The synthesis of MgH2, MgAl and Mg(AlH4)2 films has been conducted in two steps: (i) fabrication of thin films employing magnetron sputtering in Ar gas, and (ii) hydrogenation of thin films employing plasma immersion ion implantation technologies. For the first time, chemical compound Mg(AlH4)2 has been synthesized using the deposition of Mg and Al atoms from gas phase in hydrogen plasma (reactive deposition with simultaneously hydrogen implantation). The transformation of Mg thin film to MgH2 takes place at 400 K temperature during hydrogenation in hydrogen plasma. Experimental results showed that hydriding kinetics of Ti-doped Mg film increases and desorption temperature decreases by 60-80 K and the maximum H2-effusion from the Ti-undoped Mg-Al takes place at temperature 475 K, and for the Ti-doped Mg-Al film – at temperature 410 K; the release time of accommodated hydrogen is shorted for the Ti-doped Mg-Al film. The mathematical model of hydrogenation shows that during the process of material irradiation in plasma the concentration of incident ions in... [to full text]