Milčius, Darius

Ni-NaCl nanopowders are produced by physical vapor deposition phenomena of nickel nanoparticles over a sodium chloride substrate. The nanoparticles are generated and sputtered by the action of a planar DC magnetron. The thesis studies two different magnetron configurations for the nanoparticles production: the mentioned physical vapor deposition (PVD), and the high-pulsed magnetron sputtering (HiPIMS). Within these categories, the impacts of many parameters (current, sputtering time, temperature, additional carrier gas) over the manufacturing process are studied. Besides, suitability of both the target (pure metallic nickel) and the substrate (table salt) is experimentally analyzed. Several ways for separating Ni NPs from salt are also theoretically discussed and compared, eventually focusing on nanomembranes for further experimentation. Characterization of powders and nanoparticles is performed by combining scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and X-ray diffraction (XRD) techniques. The analyzed features were the average particle size, particle shape, state of agglomeration, chemical state, purity grade, and particles distribution.

In this work Mg2NiH4 thin films were used as catalyst for CO2 hydrogenation in Sabatier reaction. The effectiveness of Mg2NiH4 thin films as catalyst and changes after interaction with CO2 were investigated using Gas Chromatography and surface analysis techniques. The surface morphology of the films was analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) combined with Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) mapping. In order to measure the surface topography and define the roughness Atomic Force Microscopy (AFM) was used. Elemental and chemical analysis of Mg2NiH4 thin films was done using X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) technique and the film crystallinity and film composition was investigated using X-Ray Diffraction. During hydrogen desorption in CO2 hydrogenation process the amount of released gases such as O2, H2, CO2, CO and CH4 was reported by Gas Chromatographer. The interaction of Mg2NiH4 thin films with CO2 gas was examined under different conditions (time), from which we observed that the amount of CH4 formed during the reaction depends not only on temperature, but also depends on the time. Mg2NiH4 thin film is effective catalyst for CO2 hydrogenation and serves not only as reaction accelerator, but also as additional source of hydrogen at high temperatures.

Energija – svarbiausia sąvoka šiuometiniame pasaulyje. Žmonių populiacijos skaitiklis sparčiai sukasi bei taip pat kaip ir laikas – neketina sustoti. Tuo pačiu tempu auga ir poreikis energijai, kurios gamybos procese išskiriamas CO2. Todėl šių šilnamio reiškinį sukeliančių dujų emisijų mažinimo politika su kiekvienais metais tampa vis griežtesnė. Tam ruošiamos tarptautinės bei nacionalinės energetikos strategijos, kurių vienas pagrindinių tikslų yra sunaudojamos energijos efektyvumo gerinimas. Senos statybos namų renovavimas įeina į šiuos tikslus. Pastatų sienų šiluminės varžos gerinimui naudojamos polistireninio putplasčio (EPS) plokštės, geba įgerti drėgmę, kuri mažina jų termoizoliacines savybes ir renovacija ilgainiui pasidaro bevertė. Šiai problemai spręsti imtąsi EPS paviršiaus modifikavimo jį padengiant silicio oksido plonasluoksne danga, kuri suteikia putplasčiui vandenį atstumiančių hidrofobinių savybių. Šiame darbe silicio oksidas buvo formuojamas ant polistireno putplasčio bandinių naudojant magnetroninio garinimo (fizikinio dangų nusodinimo garų fazėje) metodą. Atlikus dangų sintezę, jos buvo analizuojamos naudojant skenuojantį elektroninį mikroskopą (SEM), energijos dispersijos spektrometrą (EDS), rentgeno spindulių difraktometrą (XRD), optinį mikroskopą, profilometrą, bei drėgmės įgerties testavimo metodus. Bandymų rezultatai rodo, kad silicio oksido dangos gerina EPS atsparumą drėgmės įgerčiai.

Šiame darbe nagrinėjamoje literatūroje aptarti galimi fotokatalitikai, kuriuos būtų galima panaudoti vandens ir oro valymui. Visgi nors fotokatalitikų yra gan daug, TiO2 vis dar labiausiai tiriamas ir tinkamiausias praktiniam panaudojimui. Šio darbo tikslas – įvertinti TiO2 savybes vandens ir oro valymui ir dezinfekavimui. Tiriama TiO2 plonos dangos, apšviestos UV spinduliais, poveikis Escherichia coli bakterijoms. Šios plonos dangos suformuotos ant putų polistireno. Prie to atliktas poveikio žinduolių ląstelėms tyrimas. TiO2 dangos suformuotos ant silicio padėklų ir apšviestos UV spinduliais. Gautuose rezultatuose matoma, kad TiO2 danga, apšviesta UV spinduliais, turi didesnį poveikį bakterijoms nei vien tik UV spinduliai. Žinduolių ląstelėse pastebėti morfologiniai pokyčiai po apšvietimo UV spinduliais, tačiau vien tik iš šių pokyčių negalime tvirtinti, ar TiO2 danga turėjo tam didesnį poveikį.

Mg-Ni alloy thin films have attracted much attention as hydrogen storage materials. The achievable high H-storage capacity and the low absorption and desorption pressures are the advantages of this material. However, because of the high sorption temperature and the relatively slow kinetics the direct use of magnesium is not common. Using catalysts is one direction to optimize the properties. It is important to discover the best catalyst for magnesium-based systems to enhance the kinetics of absorption and desorption. In this thesis work, The aim of the work is to investigate what happens to the Platinum coating which is the catalyst during hydrogenation process of the Magnesium-Nickel samples/films. Three samples of Magnesium and Nickel coatings on Silicon substrate were obtained by magnetron sputtering. Each sample was divided into two equal parts and one part was covered with a catalytically active platinum layer. The coating was hydrogenated using the sky hydrogenation under high hydrogen pressure and temperature technologies. The amount of hydrogen absorption was large upon exposure to hydrogen gas; the films take up hydrogen and become transparent. The platinum layer enhanced the kinetics of hydrogen adsorption and desorption, while also protecting the coatings from further oxidation. It is shown that in spite of all the advantages of platinum after hydrogenation part of the platinum diffused into the Mg-Ni coating structure and in the future it may stop hydrogenation process while trying to realize multiple coatings hydrogenating - dehydrogenating. It was also noted that this diffusion from the Mg-Ni coating initiated the formation of undesirable Mg-Silicates formation.

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.

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.

Vandenilis – vienas iš galimų ateities energijos nešėjų, kuris artimiausiu metu gali pakeisti benziną ir dyzeliną transporto sektoriuje. Dabartiniu metu vandenilis saugomas panaudojant tris pagrindines technologijas: saugojimą suspaustoje formoje, suskystinant vandenilį ir vandenilio saugojimą kompleksiniuose junginiuose. Metalų hidridai yra vienas iš labiausiai tyrinėjamų kompleksinių junginių. Šio darbo pagrindinis tikslas buvo suformuoti titano hidrido plonas dangas, kuriose galima išsaugoti apie 2 masės % vandenilio. Plonasluoksnių struktūrų sintezė buvo atlikta panaudojant magnetroninio garinimo metodą reaktyvioje vandenilio ir argono aplinkoje. Gautų struktūrų charakterizavimas buvo atliktas panaudojant paviršiaus profilometrijos, SEM+EDS, XRD metodus. Darbe, sėkmingai parodyta, kad titano hidridas gali efektyviai sintetintas panaudojant magnetroninio garinimo reaktyvioje aplinkoje technologijas.

Nuolat augant žmonijos poreikiams didėja ir atliekų kiekiai. Didėjant pasaulio gyventojų skaičiui, kasmet auga ir energijos poreikiai. Atsiranda būtinybė spręsti šiuos klausimus. Šiame baigiamajame magistro darbe analizuojamos modernios kogeneracinės jėgainės – kuro elemento pritaikymo galimybės sąvartynuose. Apžvelgiamas sąvartyno dujų susidarymo procesas, dujų gavybą ir panaudojimo galimybės. Apžvelgiamos naudojamos kogeneracinės technologijos, iš kurių detaliai išnagrinėjami tik kuro elementai. Nagrinėjami kuro elementų tipai ir pateikiami jų veikimo principai. Apskaičiuojama Lapių sąvartyno dujų emisija, parenkamas kogeneracinis įrenginys ir aprašomas jo veikimo principas. Apibendrinus teorines žinias ir gautus skaičiavimo rezultatus, pateikiamos baigiamojo darbo išvados.