Aktuálne ponúkané témy dizertačných prác pre akademický rok 2025/2026
Vývoj elektrokatalyzátorov pre efektívnu výrobu „zeleného“ vodíka elektrolýzou roztokov na vodnej báze
Školiteľ: Doc. Mgr. Anna Kityk, PhD.
Študijný program: Anorganická a fyzikálna chémia
Anotácia: Hlavným zameraním výskumnej práce bude elektrochemická a bezprúdová príprava účinných elektrokatalyzátorov pre elektrolýzu roztokov na vodnej báze na výrobu vodíka ako alternatívneho zdroja paliva a energie. Dizertačná práca sa bude zaoberať vývojom efektívneho elektrokatalyzátora, ktorý pomôže znížiť cenu výroby „zeleného“ vodíka. Nanoštruktúrované, účinné a stabilné elektrokatalyzátory na báze zliatin Ni, Co, Mo, Fe a ich kompozitov s obsahom S, P a obohatených nanočasticami ušľachtilých kovov budú pripravené v hlboho eutektických rozpúšťadlách (DES) pomocou metód elektrochemickej a bezprúdovej depozície. Substráty budú vo forme kovových pien (Ni, Ti) resp. vo forme peny na báze uhlíka (grafénové a uhlíkové nanorúrkové peny). Bude hodnotená elektrokatalytická aktivita novo vyvinutých materiálov. Navrhnú sa optimálne podmienky na prípravu katalyzátora. Budú charakterizované špecifiká vývoja vodíka na nových katalyzátoroch.
Kľúčové slová: elektrokatalyzátory, výroba vodíka, hlboké eutektické rozpúšťadlá, elektrolytická depozícia, bezprúdová depozícia
Projekt v rámci, ktorého sa bude daná téma riešiť:
Project No. 09I03-03-V04-00020 “Eco-Friendly Surface Modification of Electrode Materials in Deep Eutectic Solvents: An Innovative Strategy for Enhancing Photo- and Electrocatalysts for the Hydrogen Evolution Reaction” funded by the EU NextGenerationEU through the Recovery and Resilience Plan for Slovakia, 2024-2026. Project No. 09I04-03-V02-00006 “Development of Advanced Nano-structured Materials for Electrocatalysis using an Eco-friendly Deep Eutectic Solvents: A Sustainable Approach to Decarbonisation” funded by the EU NextGenerationEU through the Recovery and Resilience Plan for Slovakia, 2025-2026.
Nové prístupy v recyklácii Li-ion batérií s využitím hlboko eutektických rozpúšťadiel
Školiteľ: Doc. Mgr. Anna Kityk, PhD.
Študijný program: Anorganická a fyzikálna chémia
Anotácia: Práca bude venovaná komplexnému skúmaniu možnosti využitia rôznych typov binárnych a ternárnych DES (hlboko eutektické rozpúšťadlá s aditívami alebo bez nich) pri získavaní Ni, Co, Li a iných prvkov z použitých katód a anód z LIB (Li-ion baterie). Cieľom bude dosiahnuť vysokú efektivitu lúhovania prvkov (nad 95 %) pri nízkych teplotách (pod 100 oC) a za krátky čas (menej ako 12 hodín). Medzi testovanými DES budú neutrálne, kyslé a zásadité DES a rovnako NADES, ktoré sú zložené z cholínchloridu a etylénglykolu/propylénglykolu/močoviny a ich zmesí; DES na kyslej báze obsahujú askorbovú, citrónovú, mliečnu, jablčnú, aminokyseliny atď. Následne sa vykoná optimalizácia zloženia DES a podmienok lúhovania. Získané výsledky budú využité pri navrhovaní DES pre efektívne vylúhovanie všetkých prvkov z LIBs katód a anód. Druhým krokom je optimalizácia procesu chemického zrážania všetkých strategicky dôležitých prvkov vo zvolenom DES. V tomto kroku sa stanovia rozpustnosti vzniknutých solí kovov a ich komplexných zlúčenín v DES. Pre selektívne zrážanie prvkov budú testované rôzne zrážacie činidlá. Posledným krokom výskumnej práce bude skúmanie zvláštností elektrochemickej depozície prvkov LIBs z lúhovacích roztokov na báze DES.
Kľúčové slová: Li-ion batérie, recyklácia, hlbinné eutektické rozpúšťadlá, rozpúšťanie, extrakcia, elektrolytická depozícia
Projekt v rámci, ktorého sa bude daná téma riešiť:
v príprave
Zvyšovanie účinnosti perovskitových vrstiev pre optoelektroniku a fotovoltaiku
Školiteľ: RNDr. Naďa Mrkývková, PhD.
Študijný program: Fyzikálna chémia
Anotácia: Hybridné organicko-anorganické perovskity sa v poslednom desaťročí stali hlavnými kandidátmi na účinné fotodiódy a solárne články novej generácie. Vďaka vysokým fotoluminiscenčným kvantovým výťažkom (PLQY) hybridné perovskity účinne premieňajú injektované nosiče náboja na svetlo a naopak. Napriek tomu, že PLQY je relatívne vysoký, ďalšie zvyšovanie účinnosti je obmedzené neradiačnými rekombináciami – buď prostredníctvom rekombinácie na defektoch v absorpčnej vrstve, alebo prostredníctvom rekombinácie menšinových nosičov na rozhraní perovskitu a transportnej vrstvy. Náplňou tejto práce bude pripravovať tenké perovskitové vrstvy a študovať defekty, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri obmedzovaní výkonu fotovoltaických zariadení a následne defekty účinne pasivovať. Perovskitové vrstvy budú taktiež využívané ako aktívna vrstva injektujúca elektróny pre ultrarýchle oxidačno-redukčné reakcie v tuholátkových batériách. Za týmto účelom budú využité metódy optickej spektroskopie (fotoluminiscencia, absorbancia, skenovacia optická mikroskopia) a nepriame metódy rozptylu (röntgenová difrakcia).
Práca bude realizovaná na CEMA SAV a čiastočne na synchrotrónových zariadeniach (DESY, SOLEIL). Bližšie informácie na nada.mrkyvkova@savba.sk.
Kľúčové slová: perovskitové vrstvy, defekty, účinnosť, fotovoltika, batérie, spektroskopia, mikroskopia
Projekt v rámci, ktorého sa bude daná téma riešiť:
IMPULZ (IM-2023-82) a 2023/727/PVKSC
Funkcionalizované polymérne substráty pre Li-batérie
Školiteľ: Prof. Ahmed Nada, Dr.
Študijný program: Organická chémia
Anotácia: Téma dizertačnej práce zahŕňa prípravu polymérnych substrátov ako polymérnych pojív pre lítiové batérie na zmiernenie problémov anódových aktívnych materiálov, ako je expanzia objemu kremíka a kyvadlový efekt S-Li batérií. Budú sa skúmať inovatívne spojivá vyrobené z binárnych systémov modifikovaných prírodných polymérov a nano-emulzných syntetických polymérov ako aj vplyv zavedenia nabitých funkčných skupín do polymérov na ich mechanické aj elektrochemické vlastnosti. Molekulová hmotnosť prírodných alebo syntetických polymérov sa vyladí tak, aby sa zvýšila priľnavosť a stabilita pri cyklovaní. Pripravené polyméry obsahujúce rôzne náboje v jednej štruktúre môžu poskytnúť novú platformu na vývoj pokročilých elektródových materiálov s vysokou kapacitou, dlhou cyklovateľnosťou a vysokou hustotou energie/výkonu. Práca bude zahŕňať aj charakterizáciu polymérov pomocou chromatografických metód a spektrálnych analýz. V práci sa bude sa skúmať kompatibilita s rôznymi elektrolytmi, aby sa získala najvyššia špecifická kapacita. Výkonnosť pripravených polymérov bude skúmaná v polovičných a celobunkových konfiguráciách pri elektrochemických meraniach.
Kľúčové slová: Batérie na báze Li, kremík, grafit, anóda, polymér, kyvadlový efekt
Projekt v rámci, ktorého sa bude daná téma riešiť:
ALD-protected Next Generation Lithium-Sulfur battery Cell, ANGeLiC, Europe Horizon project No. 101202842.