Materiály pro obnovitelné zdroje energie

Sylabus

1. Úvod do předmětu, zdroje energie, Slunce jako konečný zdroj obnovitelné energie, využití obnovitelné energie dříve a nyní, cyklus výroby/získávání-skladování-přepravy energie, role pokročilých materiálů.

2. Přehled fotozdrojů: fotovoltaické solární články a fotokatalýza, základy přeměny sluneční energie na elektřinu nebo na energii chemických vazeb, typy zařízení, základní procesy v solárním článku; Shockley-Queisserův limit, role materiálu při ladění zakázaného pásu, barvivem senzitizovaný solární článek, fotoelektrochemický článek pro štěpení vody.

3. Materiály používané pro fotovoltaické články. Klasické polovodiče - Si a jiné, nejmodernější materiály, organo/anorganické perovskity, kvantové tečky, hybridní vícevrstvé struktury, jejich výhody/nevýhody.

4. Výzkum materiálů pro fotovoltaické články: příprava nejperspektivnějších materiálů a způsoby jejich charakterizace, odhad výkonu.

5. Fotokatalýza jako nově vznikající obor obnovitelných energetických materiálů, hlavní koncept fotokatalýzy, vhodné materiály, vývoj pokročilých nanostruktur, techniky charakterizace pro fotokatalýzu..

6. Přímé skladování elektřiny: baterie a superkondenzátory, jejich struktura a typy, hlavní principy elektrochemického skladování elektřiny, vlastní elektrochemické procesy a role pokročilých materiálů, elektrická dvojitá vrstva pro uložení náboje.

7. Baterie s různou chemií, materiály pro baterie - Li, Na a další, materiály pro elektrody, elektrolyty a ostatní (separátory, sběrače proudu, kryty atd.).

8. Superkondenzátory a elektrochemické kondenzátory, materiály pro akumulaci elektřiny ve dvouvrstvých a/nebo pseudofaradických reakcích, materiály s velkým povrchem pro akumulaci náboje, elektrolyty.

9. Baterie typu kov-vzduch, perspektivy a výzvy v materiálovém výzkumu - materiály pro anodu a katodu, elektrolyt.

10. Vodíkový cyklus v rámci výroby obnovitelné energie, výroby vodíku, skladování a přeměny na elektřinu, hlavní části infrastruktury, výzvy a vyhlídky.

Anotace

Cílem této přednášky je poskytnout úvod do technologií pro obnovitelnou energii. V rámci přehledu zdrojů obnovitelné energie s důrazem na výrobu elektřiny budou představeny pokročilé materiály, které se v těchto technologiích využívají.

Budou představeny koncepty přípravy materiálů se zaměřením na jejich specifické vlastnosti a roli při získávání, přeměně a skladování energie.