Mokslas

• Naujų funkcinių medžiagų energijos konversijai paieška bei gamybos technologijų kūrimas.
• Naujų funkcinių medžiagų integravimas į veiksmingas sistemas, veikiančias žiedinės ekonomikos principais, panaudojant atsinaujinančius žaliavų ir energijos išteklius, pritaikant jas naujose inovatyviose sferose ir papildomam tarnavimui.

PROGRAMOS UŽDAVINIAI:

1. Medžiagų energijos konversijai technologijos.

1.1. Medžiagos fotoelektrocheminei energijos konversijai: sintezė, tyrimai ir taikymas.

Numatoma formuoti bei modifikuoti neorganinius puslaidininkinius sluoksnius taikant zolių-gelių,
hidro/solvoterminį, (foto)elektrocheminius bei fizikinius metodus (atominio sluoksnio nusodinimas,
magnetroninis dulkinimas) bei tirti jų efektyvumą dirbtinės fotosintezės procesuose (vandens
skaidymas, stiprių oksidatorių sintezė, organinių junginių skaidymas) (J. Juodkazytė).

1.2. Medžiagos vandeninėms ir hibridinėms Na- ir Zn-jonų energijos kaupimo sistemoms.

Numatoma tęsti naujų medžiagų tinkančių Na- ir Zn-jonų energijos kaupimui paieškas, dizainą,
sintezę ir optimizavimą. Pagrindinis dėmesys teikiamas polianijoniniams karkasiniams junginiams
pvz. NASICON struktūros fosfatams, mišriems fosfatams (fluoro, piro ir t.t.) ir Berlyno mėlio (angl.
Prussian blue) analogams. Modifikuoti medžiagas su tikslu pagerinti jų krūvio kaupimo,
elektrocheminio atsako ir ilgaamžiškumo savybes naudojant įvairius cheminius ir fizikinius metodus
t.y. anglies kompozitavimą, paviršiaus nusodinimą, atominio sluoksnio nusodinimą ir t.t. (L.
Vilčiauskas).

1.3. Naujų medžiagų saulės elementams paieška, gamyba ir tyrimas.

Vykdant temą numatoma ieškoti naujų puslaidininkinių medžiagų, tinkančių efektyvių, pigių ir
nekenkiančių aplinkai plonasluoksnių saulės elementų gamybai. Potencialūs cheminiai junginiai bus
atrenkami remiantis teoriniais skaičiavimais, toliau bus bandoma juos susintetinti, patikrinti jų
fotoelektrines savybes. (P. Kalinauskas)

1.4. Silicio elektrochemija fotovoltaikos taikymams. Ultraplonų struktūrų formavimas ALD
metodu.

Planuojamų darbų tikslas – elektrocheminių silicio apdorojimo metodų kūrimas, siekiant jų techninio
paprastumo ir draugiškumo aplinkai. Numatoma formuoti silicio paviršiaus nano-mikro struktūras,
kurios pasižymėtų padidinta šviesos sugertimi bei aukštu pasyvumo laipsniu, didinančiu šviesos
konversijos našumą. ALD metodu kursime antireflektines oksidų dangas, kurios efektyviai slopintų
krūvininkų rekombinaciją ir didintų šviesos konversijos našumą. Sieksime taip pat sukurti aukšto
našumo foto-elektrodus vandenilio gamybai iš vandens. (E. Juzeliūnas, K. Leinartas).

1.5. Kuro elementų bei matalo-oro baterijų prototipų kūrimas, testavimas ir cheminių dangų
technologijos.

Kuriant kuro elementų ir metalo-oro baterijų prototipus, bus vykdomi tyrimai, formuojant naujas
daugiafunkcines anodo ir/ar katodo medžiagas skystiems žemos temperatūros kuro elementams ir
metalo-oro baterijoms. Elektrodų medžiagos bus gaunamos: imobilizuojant įvairių metalų ar jų
lydinių nanodaleles ant netauriųjų metalų ir grafeno 3D erdvinių struktūrų bei sintetinant metalų
nanodaleles ir grafeno ir/ar grafitinės anglies nitrido (g-C3N4) kompozitus. Planuojamas tauriųjų ir
pereinamųjų metalų bei jų lydinių ir oksidų dangų nusodinimas cheminiais ir elektrocheminiais
metodais, šių procesų tyrimai vandeniniuose ir nevandeniniuose tirpaluose bei originalių technologijų
kūrimas. (E. Norkus, L. Tamašauskaitė-Tamašiūnaitė).

1.6. Metalų klasteriai ir erdvinės nanostruktūros.

Planuojama kurti ir tirti hibridinės sudėties metalų sulfidų 1T/2H-MoS2 fazių ir TiO2-x/TiO2
nanostruktūrizuotas plėveles bei jų heterostruktūras su amino rūgštimis ir anglies nanodariniais,
pasižyminčias itin aukštu elektro- ar fotokataliziniu aktyvumu bei stabilumu vandens skaidymo
reakcijoje. Planuojami liuminescuojančių magnetinių nanodalelių hidroterminės sintezės tyrimai
mikrobangų reaktoriuje, jų charakterizavimas bei elgsenos tyrimai vėžinių auglių aplinkose.
Numatomi Al paviršiaus anodavimo tyrimai, siekiant suformuoti oksido su dideliu anglies darinių
kiekiu dangas, pasižyminčias kietumu ir naujomis optinėmis savybėmis, sugeriant matomąją šviesą
bei elektromagnetines bangas. (A. Jagminas).

2. Aplinkos taršą mažinančios, efektyviai išteklius naudojančios technologijos.

2.1. Anglies dioksido elektrocheminės redukcijos tyrimai.

Elektrocheminės anglies dioksido redukcijos proceso nauda dvejopa: tai yra viena iš galimybių
kontroliuoti pasaulinę CO2 emisiją, kartu tai galimybė susintetinti daug vertingų organinių junginių.
Planuojama elektrocheminiais metodais formuoti nanostruktūrizuotus 3D Cu ir jo oksidų elektrodus,
pasižyminčius dideliu kataliziniu aktyvumu CO2 redukcijos procesui bei reakcijos produktų
selektyvumui. Dėmesys bus kreipiamas CO2 elektrocheminės redukcijos Cu paviršiuje mechanizmo
klausimams. (R. Ramanauskas, J. Juodkazytė).

2.2. Išteklius taupančios technologijos.

Numatoma kuriamose medžiagose ir jų taikymuose panaudoti ir pritaikyti kuo daugiau
atsinaujinančių, aplinkai draugiškų ir antrinių žaliavų ir energijos išteklių, Ypatingas dėmesys bus
skiriamas medžiagų, gautų perdirbus polimerus ir elastomerus panaudojimui ir integravimui į pvz.
elektrocheminius elektrodus, taip pat panaudotų aliejų antriniam pritaikymui. Kuriant medžiagas ir
technologijas energetinių sąnaudų mažinimui, bus ieškoma efektyvesnių priemonių trinčiai slopinti,
kuriami dilimui atsparūs paviršiai bei siekiama mažinti jų trinties koeficientą. Sukurtos inovatyvios
medžiagos bus įvertinamos pagal jų degradacijos tendencijas bei ilgaamžiškumą, pritaikant jas
naujose inovatyviose sferose ir papildomam tarnavimui taip jas adaptuojant ir pritaikant žiedinės
ekonomikos vertybinėse grandinėse ir ruošiant numatytą koncepciją pademonstruosiančius modelius.

2.3. Mikrobinių kuro elementų iš organinių atliekų kūrimas ir tyrimai.

Planuojama sukurti efektyvius mikrobinius kuro elementus, kurie generuotų energiją panaudojant
nuotekose bei organinėse atliekose esančias mikroorganizmų metabolizme dalyvaujančias
medžiagas, susidarančias įvairių gamybinių procesų metu pramonėje. Numatoma, kad sukurti
mikrobiniai kuro elementai generuos pakankamą kiekį energijos, kuris padengtų energijos
nuostolius, reikalingus valymui. Ypatingas dėmesys bus skiriamas naujų elektronų pernašos
tarpininkų sistemų tyrimams, o taip pat mikroorganizmai bus modifikuojami elektrai laidžiomis
medžiagomis bei bus atliekami anodo bei katodo aktyviojo ploto padidinimo tyrimai. (I.
Morkvėnaitė-Vilkončienė).

2.4. Gamybinių nuotekų valymo technologijos naudojant sorbentus suformuotus iš atliekų.

Planuojama tęsti teršalų (neorganinių ir organinių junginių) šalinimo iš pramoninių vandenų
tyrimus naudojant sorbentus gautus iš atliekų bei taikant kombinuotus koaguliacijos, adsorbcijos
ir katalizinio skaidymo metodus. Remiantis darnaus vystymosi idėja, teršalams šalinti numatyta
taikyti aplinkai nekenksmingas medžiagas, sutelkiant dėmesį į Lietuvos ūkyje ir pramonėje
susidarančių atliekų panaudojimą efektyvių ir pigių adsorbentų