Protsessid nanosüsteemides

Mikroheterogeensetes ja nanomõõtmetes süsteemides toimuvate protsesside uurimine ning vastavad tehnoloogilised rakendused

Grupi juht: Kaido Tammeveski (Kaido.Tammeveski(at)ut.ee), Tartu Ülikooli keemia instituut

Peamised uurimisteemad:

• uudsete katoodimaterjalide väljatöötamine madalatemperatuuriliste kütuseelementide jaoks
• hapniku redutseerumine lämmastikuga dopeeritud süsiniknanomaterjalidel jt mitteväärismetall-katalüsaatoritel
• hapniku elektrokeemilise redutseerumise uurimine nanostruktuursetel metallelektroodidel
• süsiniknanotorudele ja grafeenile seondatud metalli nanoosakeste elektrokatalüütiliste omaduste uurimine
• keemiliselt modifitseeritud elektroodide elektrokatalüütiliste omaduste uurimine hapniku redutseerumisel

 Kütuseelemendid, mis töötavad madalamal temperatuuril kui 100 ºC, on osutunud väga atraktiivseks energia muundamise tehnoloogiaks mitmes valdkonnas (sh autotranspordis). Tegemist on keskkonnasõbraliku seadmega, sest vesiniku kasutamisel kütusena on kütuseelemendis toimuvate protsesside ainsaks saaduseks vesi. Hapniku redutseerumise elektrokatalüüsi uurimine pakub eelkõige huvi seoses madalatemperatuuriliste kütuseelementide väljatöötamisega. Hapniku elektrokeemiline redutseerumine toimub kütuseelemendi katoodil ning enamasti on katalüsaatormaterjalina kasutusel plaatina ja Pt sulamid. Pt kõrge hind ning piiratud kättesaadavus on põhilised tegurid, mis piiravad kütuseelementide laiemat rakendust. Seetõttu oleme viimastel aastatel intensiivselt tegelenud selliste elektrokatalüsaatorite uuringutega, mis oleksid alternatiiviks kallihinnalisele plaatinale. Põhilisteks nõueteks uudsetele ja oluliselt odavamatele katoodimaterjalidele on kõrge elektrokatalüütiline aktiivsus ja stabiilsus nende pikaaegsel kasutamisel kütuseelemendi tingimustes. Põhitähelepanu oleme pööranud hapniku redutseerumise kineetika uurimisele nendel katalüsaatormaterjalidel. Tippkeskuse raames keskendume põhiliselt hapniku elektrokeemilise redutseerumise uurimisele mitmesugustel katalüsaatoritel, eesmärgiga välja töötada uudseid katoodimaterjale madalatemperatuurilistele kütuseelementidele.

 2010-2015 on töörühmas kaitstud neli doktoritööd ja ilmunud on 50 teaduspublikatsiooni.