Search

Autoriai rašydami šią knygą siekė apibendrinti kompleksinių mokslinių tyrimų, vykdytų sprendžiant vandenilio saugojimo plonasluoksniuose hidriduose problemas ir atliktų 1999-2011m.m., rezultatus. Darbe akcentuojamos plazminės technologijos, leidžiančios valdyti nanomedžiagų struktūrą ir siekti kuriamų medžiagų daugiafunkcionalumo ir savybių, kurios nepasiekiamos naudojant kitas technologijas. Knygoje aprašyti tyrimai atlikti bendradarbiaujant su šiais pasaulio mokslo centrais: Sandia nacionaline laboratorija (JAV), Poitiers universiteto Fizikinės metalurgijos laboratorija, Rossendorfo-Dresdeno tyrimų centru, Europos Komisijos Jungtinių tyrimų centru (Nyderlandai) ir kitais. Naudoti finansiniai šaltiniai integruoja tarptautinius dvišalius projektus ir Europos Sąjungos projektus nuo 1999 iki 2010 m., taip pat šiuos svarbiausius Lietuvos valstybės remiamus tiriamuosius darbus: (i) moksliniai tyrimai nanotechnologijoms kurti prioritetinėje Lietuvos mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros kryptyje (2008–2010) tema „Daugiafunkcinių medžiagų heterostruktūrų vandenilio kuro elementams sintezė“ ir (ii) nacionalinės mokslo programos „Ateities energetika“ (2010–2011) projektai „Vandenilio gavyba iš vandens garų plazmos molekulinės implantacijos būdu“ (ATE-10008) ir „Energetinio saugumo analizės ir integruoto saugumo lygio vertinimo metodikos sukūrimas ir tyrimas“ (ATE-10022). The authors of this book aims to improve our knowledge of how nanomaterials are useful for modern hydrogen storage technologies. Although an effort has been made to present the fundamentals of theory and experiment that would have an enduring value, this book represents only the present state of knowledge. The purpose of this book is to make information available on the use of plasma technologies for development of new nanomaterials with the required properties for energy applications. Our attention is concentrated to the thin film materials used for hydrogen storage. It summarizes research results of a number of international, supported by European and bilateral agreements, and national, supported by Lithuanian Science Foundation and host institutions, projects performed at the Lithuanian Energy Institute and Vytautas Magnus University during 1999-2010 with participation of leading institutions from abroad, such as Sandia National Laboratory (USA), Poitiers University (France), Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (Germany), EU Joint Research Centre (the Netherlands) and others. This work was partially supported by the Lithuanian Research Foundation project “Development of multifunctional material heterostructures for hydrogen fuel cells” (2008-2010) and the projects of the National Research Programme “Future Energy” (2010-2011) ATE-10008 and ATE-10022.

Siekiant patenkinti vis didėjantį energijos poreikį, visame pasaulyje intensyviai ieškoma naujų, ekologiškų technologinių sprendimų, kaip padidinti esamų energijos konversijos sistemų efektyvumą ir naujų energijos nešėjų, kurie jau artimiausioje ateityje iš dalies pakeistų egzistuojančius energijos šaltinius. Vienas perspektyviausių mokslinių pasiūlymų šioms problemoms spręsti yra vandenilio energetikos technologijų panaudojimas. Straipsnyje pateikti atlikti 125 kW kietojo oksido kuro elemento pagrindinių sąnaudų skaičiavimai. Reikalingų sąnaudų apskaičiavimas turi ekonominę reikšmę parenkant kuro elementų sistemas. Future alternatives must be developed for long-term and environment- friendly energy supply needed by the constantly growing world’s population. Electrical-generation efficiencies of 70% are possible nowadays, along with heat recovery possibility. Fuel cells appear to be an important technology for the future. They can run on a variety of fuels, from solar hydrogen to methanol, from biomass to gasified coal. As the technology develops, and if the cost of fossil fuels continues to rise, this clean, efficient alternative will find more and more practical uses. The paper discusses stationary applications of the Solid Oxide Fuel Cells system. Fuel, oxygen and produced energy calculations are presented. С каждым годом в мире возрастает потребность в энергет��ческих ресурсах. Интенсивно исследуются возможности повысить эффективность существующих энергетических систем и новые энергоносители, которые не нарушали бы природный баланс и заменили бы нефтепродукты. Одно из самых перспективных предложений в этой области – применение водородной энергетики. В настоящей статье дана оценка затрат для высокотемпературного топливного элемента мощностью 125 кВт. Эти подсчеты имеют экономическое значение при подборе и применении топливных элементов.

Vandenilio saugojimas metalų hidriduose yra laikomas vienu iš perspektyviausių ir plačiausiai tyrinėjamų būdų. Metalų hidridai mokslininkų susidomėjimo sulaukė dėl aukštą saugumą atitinkančių reikalavimų ir didelio išsaugomo vandenilio kiekio. Tačiau metalų hidridų sintezė kelia tam tikrų iššūkių susijusių su metalų hidridų termodinaminėmis ir sorbcijos kinetinėmis savybėmis, todėl yra reikalinga šių savybių gerinimo būdų paieška. Šiame darbe atliktas magnio-nikelio lydinio miltelių paviršiaus savybių modifikavimas naudojant aktyvacijos vandenilio dujų plazmoje procesą bei įvertinta jo įtaka hidrinimo kinetikai. Atliktos aktyvacijos plazmoje pagrindiniai techniniai parametrai yra šie: 172 W plazmos galia, 7 cm darbinis atstumas nuo bandinio iki magnetrono, 0,6 mbar darbinis vandenilio dujų slėgis, proceso trukmė 1–3 h. Pradinių ir plazmoje aktyvuotų miltelių hidrinimo kinetika buvo ištirta naudojant Sieverto tipo įrenginį. Paviršiaus elementinė sudėties ir cheminių ryšių analizė buvo atlikta naudojant rentgeno spindulių fotoelektroninę spektroskopiją. Paviršiaus energijos pokyčiai buvo įvertinti matuojant vandens paviršiaus drėkinimo kampą. Morfologijos tyrimai atlikti naudojant skenuojantį elektronų mikroskopą. Rentgeno spindulių difraktometras buvo naudojamas magnio-nikelio miltelių struktūros pokyčiams identifikuoti po aktyvavimo ir hidrinimo. Plazmos poveikio gylis įvertintas teoriškai. Magistro baigiamajame darbe nustatyta, kad aktyvuoti milteliai pasižymi didesne paviršiaus energija ir geresnėmis hidrinimo kinetikos savybėmis., Metal hydrides are one of the most promising and widely studied methods for hydrogen storage. Metal hydrides attract the large interest of scientists because of high safety standards and high hydrogen gravimetric densities. However, the synthesis of metal hydrides poses certain challenges to the thermodynamic and sorption kinetic properties of related metal hydrides. Therefore, it is necessary to search for optimal ways to improve these properties. This project focuses on the investigation of the magnesium-nickel alloy powder surface activation under hydrogen plasma treatment and its influence on the hydrogen absorption kinetics. Performed plasma activation technical parameters are: 172 W plasma power, 7 cm working distance from the sample to the magnetron, 0.6 mbar working pressure of hydrogen gas, process duration 1–3 h. In this work, the hydrogenation kinetics of the initial and plasma modified powder were investigated using a Sievert-type apparatus. The elemental composition of the surface and chemical bonds analysis was performed by an X-ray photoelectron spectrometer. Changes in surface energy were assessed by measuring the water contact angle. Morphological studies were performed using a scanning electron microscope. Structure changes of the magnesium-nickel alloy powder after the plasma treatment and hydrogenation measurements were analysed by an X-ray diffractometer. The depth of plasma modification was estimated theoretically. In the final thesis, it is observed that the activated powder has higher surface energy and better hydrogenation kinetics properties.

Vandenilio kuro elementų taikymą nešiojamuose nedidelės galios elektroniniuose prietaisuose riboja sudėtingos ir brangios vandenilio saugojimo sistemos. Todėl pastarosios galėtų būti keičiamos į vandenilio sintezės pagal poreikį sistemas, kuriose vandenilis, išsiskyręs tiesioginės metalų reakcijos su vandeniu metu, tiekiamas kuro elementui, generuojančiam elektros energiją. Perspektyviausiu metalu, dalyvaujančiu reakcijoje su vandeniu yra laikomas sąlyginai pigus ir lengvai prieinamas aliuminis. Įprastomis sąlygomis aliuminio paviršiuje susidaro plonas oksido barjero sluoksnis, kuris stabdo vandens molekulių patekimą ant metalinės aliuminio dalies ir tuo pačiu vandenilio išsiskyrimą. Dauguma Al paviršiaus aktyvacijos metodų vadovaujasi brangių arba aplinką teršiančių papildomų medžiagų naudojimu bei labai aukštos temperatūros taikymu, o vandenilio sintezės procesas būna gana lėtas ir neužbaigtas (t. y. sureaguoja ne iki galo). Taigi, reikia kitokių, unikalių sprendimų, norint pašalinti arba pakeisti barjero sluoksnį Al paviršiuje, nenaudojant brangių priemaišų bei su kiek įmanoma mažesnėmis energijos sąnaudomis. Šio darbo metu buvo siekiama sukurti žematemperatūrės dujų plazmos aktyvacijos technologiją, skirtą aliuminio miltelių paviršiui modifikuoti, ir panaudoti gautas struktūras vandenilio, skirto elektros energijai generuoti, gavyboje iš vandens Plazmoje aktyvuotų aliuminio miltelių ir vandens reakcijos metu išsiskiria apie 96 % teorinės vandenilio kiekio vertės., Practical application of hydrogen fuel cells in portable low-power electronic devices is limited due to the complex and expensive hydrogen storage systems. Therefore hydrogen storage systems could be replaced by the smaller equipment for hydrogen synthesis on demand, where hydrogen is supplied to the fuel cell after its extraction during the direct reaction between metal and water. Aluminum as very abundant element is considered to be one of the most promising metal for hydrogen production on demand. However, aluminum surface is passivated by the water insoluble and protective Al2O3 layer which prevents water molecules from direct contact with metal and hydrogen production under ambient conditions. Most methods for Al surface activation are usually based on expensive or environmentally unfriendly materials and very high temperature. Also, hydrogen synthesis is very slow and incomplete. Consequently, other unique solutions are needed in order to remove or replace barrier layer at the surface of Al by avoiding expensive alloys and seeking energy consumption as low as possible. This work aimed in creation of technology based on low temperature plasma activation used for surface modification of Al powder and application of modified Al powder for hydrogen production during powder reaction with water, which could be used for electricity generation. About 96% of theoretical value of hydrogen amount is generated during the reaction between plasma activated Al powder and water.

Polistireninis putplastis (PP) yra pigi, lengva, biologiškai inertiška, bei sąlyginai nesudėtingai pagaminama medžiaga. Kiekvienais metais, PP suvartojimas ne tik Europoje, bet ir visame pasaulyje yra sparčiai augantis. Šis augimas yra glaudžiai susijęs su pastatų šiltinimo ir pakavimo sritimis. Visgi, polistireninis putplastis yra degus, o dabartinės liepsnai atsparios medžiagos, naudojamos PP gamybos metu, esant kontaktui su liepsna į aplinką skleidžia toksinus. Be to, naudojant PP pakavimo tikslais, medicinos ar maisto pramonėje, yra labai svarbus sterilumas apsaugant pakuojamą įrangą ar maistą nuo bakterijų užkratų. Šio darbo metu, naudojant žematemperatūrę plazmą, buvo siekiama sukurti naujas SiO2 ir TiO2 priemaišų įterpimo į polistireninio putplasčio tūrį bei dangų formavimo ant paviršiaus technologijas norint pagerinti polistireninio putplasčio atsparumą aukštai temperatūrai, drėgmės įgerčiai ir biologinių objektų poveikiui. Taip pat buvo ištirtos paviršinės bei tūrinės modifikuoto PP savybės, atsparumas aukštai temperatūrai, antibakterinės savybės, atsparumas gniuždymui bei drėgmės įgertis. Iš gautų rezultatų nustatyta, jog žematemperatūrės plazmos technologijos yra tinkamos dangų formavimui PP paviršiuje. PP su suformuotomis SiO2 dangomis pasižymi geresniu atsparumu temperatūros poveikiui, o PP su TiO2 dangomis geba skaidyti bakterijas. Įterptos į tūrį SiO2 ar TiO2 dalelės gali pakeisti PP atsparumo įgerčiai bei atsparumo gniuždymui savybes., Expanded polystyrene (EPS) is cheap, light, non-toxic, non-reactive, floating and relatively easy manufactured material. EPS consumption is growing rapidly every year in the whole world. This growth is closely related to buildings insulation and packing industries. However, EPS is flammable material. Moreover, the most utilized flame retardants, which are used in EPS manufacture process, emits toxic compounds to atmosphere when it is in contact with flame. Also, sterility and protection against bacterial infection of packed materials is very important in medicine or food packing industry. The aim of this work was to create a new SiO2 and TiO2 additives incorporation into the bulk and thin films formation on the surface of expanded polystyrene methods using low temperature plasma technology in order to increase bacteria inactivation, heat resistant and reduce moisture absorption of expanded polystyrene foam. During this work, surface and bulk characteristics, resistance to high temperature, resistance to compression, antibacterial and moisture absorption characteristics of modified EPS were analysed. Results showed that low temperature plasma technologies are suitable for thin films formation on the surface of EPS. EPS with SiO2 films increase its resistant to high temperature, while EPS with TiO2 films shows antibacterial characteristics. Incorporated SiO2 or TiO2 additives into EPS could change its moisture absorption or resistance to compression characteristics.

Disertacijos tikslas buvo nustatyti fizikines priežastis, ribojančias dielektrinių optinių dangų spektrinius parametrus bei jų atsparumą lazerio spinduliuotei ir pateikti įvairių jų gamybos etapų – optinių pagrindukų paruošimo dengimo procesui, optinių dangų struktūros bei dengimo technologijų optimizavimo rekomendacijas optinių komponentų gamintojams. Šiame darbe buvo atlikta komerciškai poliruotų kvarco pagrindukų visapusiška paviršiaus analize, kuri parodė, kad paviršiuje esama poliravimo medžiagų liekanų įstrigusių įvairiuose rėžiuose bei mikrotrūkiuose ir “paslėptų” po taip vadinamu Bilbio sluoksniu. Siekiant nuėsdinti šį sluoksnį ir pašalinti poliravimo medžiagų liekanas, buvo sukurta cheminio ėsdinimo HF/HNO3 tirpale metodika. Nustatyta, kad ėsdintų kvarco pagrindukų pažaidos lazerio spinduliuotei slenkstis padidėjo apie 4 kartus. Šiame darbe didelis dėmesys buvo skiriamas naujų optinių dangų modelių paieškai ir dangų formavimui, naudojant ZrO2/SiO2 medžiagų mišinius. Panaudojant metalų oksidų mišinių sluoksnius, buvo suformuotos didelio atsparumo skaidrinančios dangos ant netiesinių LBO kristalų bei didelio atspindžio periodiškai kintančio lūžio rodiklio optinės dangos ant kvarco pagrindukų. Šiame darbe buvo pasirinktas magnetroninio dulkinimo technologijos, kuri yra santykinai nauja optinių dangų industrijoje, optimizavimas. Pirma kartą pademonstruota reaktyvaus magnetroninio dulkinimo proceso valdymas, panaudojant kombinuotą reaktyviųjų dujų jutiklį. Jo pagalba buvo... [toliau žr. visą tekstą] The main aim of this dissertation was to identify physical causes that limit optical component‘s spectral properties and resistance to laser radiation as well as to optimize the final substrate preparation procedure and coating deposition technology. In this work we report an experimental investigation of subsurface damage (SSD) in conventionally polished fused silica (FS) substrates, which are widely used in laser applications and directly influence performances of optical elements. Subsurface damages are defined as residual digs and scratches, some of which are filled with polishing slurry and covered with so-called Bielby layer (polished layer). Acid etching procedure of FS substrates was developed, which allows removing polished layer and eliminating SSD. Different durations of acid etching have been used to study laser induces damage threshold (LIDT) of FS substrates. These experiments revealed that the optimal etching time is ~1 min for a given acid concentration. LIDT of etched FS samples increased ~4 times. The LIDT in LiB3O5 (LBO) crystals coated with different types of (single AR@355 nm and triple AR@355+532+1064 nm wavelength) anti-reflective coatings was also investigated. All these coatings were produced of different oxide materials (ZrO2, Al2O3, and SiO2) and ZrO2-SiO2 mixtures by using the ion beam sputtering (IBS) deposition technique. Also, we present explorations of reactive magnetron sputtering technology for deposition of ZrO2 and Nb2O5/SiO2 mixture thin... [to full text]

Vandenilio, kaip energijos nešėjo gavyba ir saugojimas yra iki šiol neišspręsta problema. Viena iš perspektyvių vandenilio gavybos iš vandens technologijų yra katalitinis vandens skaidymas TiO2 paviršiuje. Šiame darbe nagrinėjama titano dioksido dangų formavimas plazmoje. Plazma formuojama vandens garuose, gauti jonai greitinami elektriniame lauke ir implantuojami į titano tūrį. Tai termodinamiškai nepusiausvyrinis procesas, kurio metu inicijuojama daug kitų procesų, keičiančių medžiagos paviršiaus sudėtį ir struktūrą. Darbe pristatomas fenomenologinis, vienadimensinis plazmos sąveikos su medžiaga modelis, medžiagos paviršinio sluoksnio elementinės sudėties kinetikos modeliavimui. Modelis įvertina keletą vienalaikių medžiagos sąveikos su plazma procesų, tokių kaip joninė implantacija, paviršiaus joninė erozija, adsorbcija, terminė difuzija. Didžiausias dėmesys šiame darbe buvo skiriamas difuzijai ir joninei implantacijai, kaip pagrindiniams masės pernešimo procesams su plazma sąveikaujančios medžiagos tūryje. Buvo pateikta keletas alternatyvių šiuos procesu aprašančių modelių. Darbe pateikiami deguonies koncentracijos profiliai titane, gauti po sąveikos su jonų pluošteliu suformuotu vandens garų plazmoje. Taip pat pateikiamas modelio taikymas šių eksperimentų modeliavimui. Gauti rezultatai taikant skirtingus modelius palyginti tarpusavyje, taip pat su eksperimento rezultatais. The production and storage of hydrogen as energy carrier is still unsolved problem. One of the most promising hydrogen production technologies is water catalysis reaction on the surface of TiO2. In this work formation of TiO2 films in plasma is studied. Plasma is initiated in water vapour, obtained ions are accelerated in electric field and implanted into the bulk of titanium. It is thermodynamically non-equilibrium process by which many other plasma-material interaction processes occur. The one-dimensional, phenomenological model of ion beam interaction with solids, for the simulation of material surface composition kinetic during the process is presented. Few ion beam–material interaction processes are considered in the model, such as ion implantation, sputtering, adsorption, thermal diffusion. The main attention in this work has been paid to the processes of diffusion and ion implantation, as they are the main mass transport processes. Several alternative models for these processes have been proposed. The experimental oxygen concentration profiles in titanium after irradiation of water vapour plasma are presented. The model has been applied for the simulation of this experiment. Results obtained by different models have been compared.

Šiame darbe apžvelgiama plazmos savybės, jonų ir atomų sąveika su kietų kūnų paviršiais, balistiniai procesai. Aptarti plonų dangų nusodinimo metodai, titano dioksido (TiO2) panaudojimo galimybės ir fotokatalitinis efektas. TiO2 yra plačiai naudojamas pramonėje dėl savo gerų mechaninių, elektrinių ir optinių savybių. Magnetroninis dulkinimas buvo pasirinktas dangų formavimo procese. Darbo tikslas – oksiduoti titano dangas reaktyvioje vandens garų plazmoje naudojant joninio implantavimo technologiją ir paaiškinti deguonies bei vandenilio judėjimo mechanizmą Ti dangose. Bandiniai paveikti skirtingos galios plazma, oksidavimo laikai nevienodi. Prieš ir po sąveikos su plazma dangos analizuotos šiais metodais: SEM, EDS, GDOES, AES, XRD. Pagal gautus rezultatus darbe gilintasi į skirtingo storio dangų oksidavimo mechanizmus. In this paper plasma properties, ions and atoms interaction with solids is explained as well as ballistic processes. Thin films deposition methods, TiO2 characteristics and photocatalytic effect is discussed. Titanium oxide is widely used in industry for its good mechanical, electrical and optical properties. Physical vapor deposition is a method that enables us to obtain the layers with desirable properties. The aim of this research is to oxidize titanium using water vapor plasma immersion ion implantation (PIII) technology and to develop the mechanism of oxygen and hydrogen transport in Ti film. Samples were fabricated after different power and duration of plasma treatment. All of them have been analyzed by nanoprofilometer, SEM (scanning electron microscopy), EDS (energy dispersive X – ray spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy), GDOES (glow discharge optical emission spectroscopy) and XRD (X – ray diffraction). The oxidation mechanism of Ti films with different thicknesses is discussed on the basis of the obtained experimental results.

Šio magistro baigiamojo darbo tikslas buvo ištirti trijų energetinių žolinių augalų biometrines bei energetines savybes ir jas palyginti tarpusavyje. Augalai buvo auginami lauko sąlygomis, kiekvieną augalą tręšiant skirtingomis mineralinio azoto normomis (N0 – kontrolė, N60 – 200 kg ha-1 ir N120 – 400 kg ha-1). Buvo tiriami pagrindiniai biometriniai rodikliai: augalų aukštis, augalų stiebų skaičius, sausoji biomasė, chlorofilo indeksas. Taip pat ištirtas pasirinktų augalų šilumingumas, peleningumas, pagrindiniai elementai (C, H, N, S, O) bei šalutiniai elementai (K, Ca, Mg, P, Al, Si, S), taip pat sunkieji metalai. Visų augalų energetinės savybės palygintos tarpusavyje. Vertinant gautus duomenis, tinkamiausi žoliniai augalai biokurui yra sida ir drambliažolė, kadangi jų peleningumas yra mažiausias. Tačiau nendrinio dryžučio, nors ir išsiskyrė didesniu peleningumu, šilumingumas buvo didžiausias. Cheminės sudėties analizės metu buvo nustatyta, jog papildomas tręšimas azotinėmis trąšomis įvairių elementų kiekiui augaluose didelės įtakos neturėjo, tačiau vertinant šalutinių elementų kiekį augaluose pastebėta tai, jog kai kurių cheminių elementų padidėjimą galėjo lemti ir augalų augimo vieta (atvira pieva, šalia žvyrkelio, šalia kelio, šalia dirbamo lauko ir pan.). This master's thesis was to analyze three energy plant grass biometric and energy properties and to compare them with each other. Plants were grown in field, every plant fertilized with different rates of nitrogen (N0 - control, N60 - 200 kg ha-1 and N120 - 400 kg ha-1). It was investigated the main biometric parameters: plant height, plant stems, dry biomass and chlorophyll index. Also plants calorific value, ash content, the main elements (C, H, N, S, O) and minor elements (K, Ca, Mg, P, Al, Si, S) and heavy metals. Plant‘s energy properties were compared with each other. Evaluating the data, the optimum herbaceous plant for biofuels are sida and Miscanthus as their ash content is lowest. Reed canary grass calorific value was highest, but it stood higher ash content too. Chemical composition analysis showed that the additional nitrogen fertilization had no major impact of the various elements in plants, but by assessing the amount of elements in plants is noticeable that plant growth and position may impact some chemical elements increase (open meadow, near the gravel, next to the road, arable land, etc.).

Vienas iš didžiausių iššūkių su kuriais susiduria kompanijos norėdamos panaudoti vandenilio energetikos technologijas įvairiuose prietaisuose – vandenilio saugojimas. Dabartiniu metu egzistuoja trys technologijos, kurios naudojamos vandenilio saugojimui: suspaustas, kriogeninis vandenilis ir vandenilio saugojimas kompleksiniuose junginiuose. Suspaustas ir atšaldytas vandenilis jau pasiekė savo technologinius limitus. Daugiausiai vilčių dedama į vandenilio saugojimą kompleksinėse anglies nanostruktūrose ir metalų hidriduose. Šis darbas yra susijęs su bandymu sintetinti magnio hidridą, panaudojant magnetroninio garinimo sistemą, garinant magnį vandenilio ir argono reaktyvioje aplinkoje. Magnio hidridas yra vienas iš labiausiai tiriamų metalų hidridų vandenilio saugojimui. Deja, dabartiniu metu nėra sukurta technologiškai paprastų patikimų (greita vandenilio absorbcija ir desorbcija, minimalūs nuostoliai ir t.t) ir ekonomiškai efektyvių magnio hidrido sintezės metodų. Darbe gautos struktūros ištirtos panaudojant paviršiaus profilometrijos, SEM, EDS ir XRD metodus. Gauti rezultatai parodė, kad gautos struktūros yra tik dalinai magnio hidridas. Hydrogen storage is one of the main challenges related with the use of hydrogen energy technologies in daily activities. Three main technologies for hydrogen storage available today: compressed, krio hydrogen and hydrogen storage in different compounds. Compressed and crio hydrogen almost reached its technological limits. A lot of expectations were related with hydrogen storage in carbon nanostructures and metal hydrides. This work is mainly related with magnesium hydride synthesis using magnetron sputtering in reactive hydrogen and argon atmosphere. Magnesium hydride is one of the most promising material. Unfortunately, there is no technologically simple and reliable methods (fast adsorbion/desorption kinetics, minimal losses and etc.) for magnesium hidride synthesis. The magnesium based structures which were received during the work were analyzed using SEM and EDS, surface profilometry and XRD methods. It is shown that received structure only partially transformed to magnesium hydride.

Mažos elementų koncentracijos šiuo metu dažniausiai yra nustatomos fizikiniais metodais. Dažnai matuojamas spinduliuotės stipris arba elektringų dalelių skaičius. Tačiau ryšys tarp signalo dydžio ir elemento atomų kiekio yra labai sudėtingas daugelio fizikinių (garavimo ar dulkėjimo, disociacijos, atomų sužadinimo bei jonizacijos, srautų ir kt.) reiškinių bei cheminių reakcijų rezultatas. Jų išeiga kol kas pakankamu tikslumu negali būti numatyta. Todėl tokie matavimai yra tik santykiniai, t.y. jie kalibruojami etaloninėmis medžiagomis. Kalibravimo tikslumas priklauso nuo to kiek bendroji etaloninės medžiagos sudėtis artima tiriamajai medžiagai. Tai įmanoma padaryti tik tam tikru artutinumu. Todėl darbe tiriamos signalo formavimosi sąlygos indukcinėje argono plazmoje ir paskirų paveikiųjų elementų bei bendros bandinio sudėties įtaka bandinių analizinių masių spektrometrinių matavimų rezultatams. Pasiūlytas būdas masių spektrometro jautrio priklausomybei nuo jono masės kalibruoti bei būdai elektronų temperatūrai ir koncentracijai nustatyti iš jonų spektrometrinių matavimų. Tai leidžia įvertinti jonų signalus santykinei pusiaukiekybinei analizei, padeda nustatant matavimų neapibrėžtis. Nustatyta, kad labiausiai analizinį signalą argono plazmos šaltiniuose įtakojantys lengvai jonizuojami elementai, priklausomai nuo jų jonizacijos potencialų ir atominių energijos lygmenų išsidėstymo, gali padidinti plazmos temperatūrą ir gradientus bei nukrypimus nuo dalinės termodinaminės... [toliau žr. visą tekstą] Measurements of the signals proportional to the radiation intensities or the number densities of the charged particles in argon ICP plasma are between the most popular methods of analysis of low concentrations of elements. But the relationships between the signals and the quantity of element in the sample are very complicated, depend on many physical phenomena and chemical reactions and must be calibrated by application of the reference materials. The accuracy of analysis depends on the level of agreement between the compositions of the RM matrices and the sample. As the exact matching is not possible the signal formation in the argon plasma and the effects of matrices on the analytical results should be studied. A method of calibration of the dependence of the sensitivity of the mass spectrometer on the ion masses and methods to determine the electron density and temperature from the mass spectrometric measurement data were proposed. Those aid estimation of the ion signals for analysis and assessment of the measurement uncertainty. The largest matrix effects usually are due to easy to ionize elements. The results show that those elements in argon plasma, depending on the ionization potentials and the structure of the atomic energy levels, differ in possibilities to increase the temperature, the temperature and density gradients, deviation from the local thermodynamic equilibrium, take part in charge transfer reaction between doubly ionized ions and argon atoms. The phenomena... [to full text]

Measurements of the signals proportional to the radiation intensities or the number densities of the charged particles in argon ICP plasma are between the most popular methods of analysis of low concentrations of elements. But the relationships between the signals and the quantity of element in the sample are very complicated, depend on many physical phenomena and chemical reactions and must be calibrated by application of the reference materials. The accuracy of analysis depends on the level of agreement between the compositions of the RM matrices and the sample. As the exact matching is not possible the signal formation in the argon plasma and the effects of matrices on the analytical results should be studied. A method of calibration of the dependence of the sensitivity of the mass spectrometer on the ion masses and methods to determine the electron density and temperature from the mass spectrometric measurement data were proposed. Those aid estimation of the ion signals for analysis and assessment of the measurement uncertainty. The largest matrix effects usually are due to easy to ionize elements. The results show that those elements in argon plasma, depending on the ionization potentials and the structure of the atomic energy levels, differ in possibilities to increase the temperature, the temperature and density gradients, deviation from the local thermodynamic equilibrium, take part in charge transfer reaction between doubly ionized ions and argon atoms. The phenomena... [to full text] Mažos elementų koncentracijos šiuo metu dažniausiai yra nustatomos fizikiniais metodais. Dažnai matuojamas spinduliuotės stipris arba elektringų dalelių skaičius. Tačiau ryšys tarp signalo dydžio ir elemento atomų kiekio yra labai sudėtingas daugelio fizikinių (garavimo ar dulkėjimo, disociacijos, atomų sužadinimo bei jonizacijos, srautų ir kt.) reiškinių bei cheminių reakcijų rezultatas. Jų išeiga kol kas pakankamu tikslumu negali būti numatyta. Todėl tokie matavimai yra tik santykiniai, t.y. jie kalibruojami etaloninėmis medžiagomis. Kalibravimo tikslumas priklauso nuo to kiek bendroji etaloninės medžiagos sudėtis artima tiriamajai medžiagai. Tai įmanoma padaryti tik tam tikru artutinumu. Todėl darbe tiriamos signalo formavimosi sąlygos indukcinėje argono plazmoje ir paskirų paveikiųjų elementų bei bendros bandinio sudėties įtaka bandinių analizinių masių spektrometrinių matavimų rezultatams. Pasiūlytas būdas masių spektrometro jautrio priklausomybei nuo jono masės kalibruoti bei būdai elektronų temperatūrai ir koncentracijai nustatyti iš jonų spektrometrinių matavimų. Tai leidžia įvertinti jonų signalus santykinei pusiaukiekybinei analizei, padeda nustatant matavimų neapibrėžtis. Nustatyta, kad labiausiai analizinį signalą argono plazmos šaltiniuose įtakojantys lengvai jonizuojami elementai, priklausomai nuo jų jonizacijos potencialų ir atominių energijos lygmenų išsidėstymo, gali padidinti plazmos temperatūrą ir gradientus bei nukrypimus nuo dalinės termodinaminės... [toliau žr. visą tekstą]

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.