Działalność naukowa

Procesy na granicy faz ciało stałe/ciecz mają ogromne znaczenie technologiczne. Przykładami zastosowań na dużą skalę są galwanizacja i pasywacja w celu zapobiegania korozji, akumulatory i ogniwa paliwowe do magazynowania i konwersji energii, elektrokataliza i flotacja. Obecnie układy scalone w nanoskali są wytwarzane elektrochemicznie, w tak zwanym procesie damasceńskim. Specjalne powłoki prowadzą do uzyskania super hydrofobowych i samoczyszczących powierzchni. Aby zrozumieć i zoptymalizować te procesy, wymagane są szczegółowe badania podstawowe. Elektrochemiczny skaningowy mikroskop tunelowy (EC-STM) umożliwia badanie procesów fizykochemicznych na granicy faz ciało stałe/ciecz z rozdzielczością atomową.

W laboratorium EC-STM prowadzone są badania nowych materiałów służących do magazynowania i konwersji energii. Odpowiadają one na aktualne potrzeby społeczeństwa dotyczące zrównoważonego rozwoju alternatywnych i odnawialnych źródeł energii. Przetwarzanie energii chemicznej w energię elektryczną i odwrotnie wymaga opracowania innowacyjnych elektrokatalizatorów do stosowania w ogniwach paliwowych, bateriach i elektrolizerach, które zazwyczaj są technologicznie optymalizowane drogą empirycznej metody trial&error. W laboratorium EC-STM podejście knowledge-based jest wykorzystane poprzez prowadzenie badań na poziomie podstawowym przy użyciu zaawansowanych technik nauki o powierzchni, które pozwalają na wgląd we właściwości i procesy zachodzące na granicy faz ciało stałe – ciecz w warunkach środowiskowych w rozdzielczości atomowej. W grupie badawczej przeprowadza się badania systemów modelowych przygotowanych w warunkach ultrawysokiej próżni (UHV) odzwierciedlających elektrokatalizatory nanostrukturalne typu rdzeniowo-powłokowego na bazie materiałów 2D takich jak grafen, chalkogenki metali przejściowych (TMDC) i ultracienkie warstwy tlenkowe. Wytwarzane materiały są testowane przy pomocy elektrochemicznego skaningowego mikroskopu tunelowego (EC-STM) oraz woltamperometrii cyklicznej (CV) w związku z ich potencjalnymi zastosowaniami jako układów do elektrokatalitycznych reakcji ewolucji wodoru (HER) i tlenu (OER) oraz reakcji redukcji tlenu (ORR). Te trzy procesy są kluczowymi reakcjami w rozwoju zrównoważonych i zielonych systemów energetycznych. Ma to ogromne znaczenie dla ochrony środowiska, zmniejszenia efektu cieplarnianego i uzyskania czystej energii bez użycia paliw kopalnych, a w szczególności rozwoju technologii wodorowej. Celem prowadzonych badań jest precyzyjne zdefiniowanie związku między aktywnością katalityczną a strukturą materiału na poziomie atomowym przy użyciu zaawansowanych i uzupełniających się technik badawczych in-situ oraz in-operando. Prowadzone badania mają charakter interdyscyplinarny łączący dziedziny nauki takie jak fizyka, chemia (w szczególności elektrochemia), nanotechnologia i inżynieria materiałowa oraz mają istotne znaczenie dla racjonalnego projektowania nowoczesnych i wysoce wydajnych elektrokatalizatorów.

Laboratorium EC-STM

Zamknij

←

→

Przykładowe wyniki