Μικροβιακή Σύνθεση Νανοσωματιδίων Ως Καταλύτες Σε Εφαρμογές Παραγωγής Ενέργειας

Παπανικολάου, Νικόλαος; Papanikolaou, Nikolaos

dc.contributor.author	Παπανικολάου, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Papanikolaou, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2024-05-29T09:38:53Z
dc.date.available	2024-05-29T09:38:53Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59563
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27259
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Φωτοκατάλυση	el
dc.subject	Υδρογόνο	el
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Χαλκονίδια	el
dc.subject	Φωτοκαταλύτες	el
dc.subject	Photocatalysis	en
dc.subject	Hydrogen	en
dc.subject	Nanoparticles	en
dc.subject	Chalcogenides	en
dc.subject	Photocatalysts	en
dc.title	Μικροβιακή Σύνθεση Νανοσωματιδίων Ως Καταλύτες Σε Εφαρμογές Παραγωγής Ενέργειας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Φωτοκαταλυτική διάσπαση νερού για την ανάκτηση υδρογόνου, με χρήση σωματιδίων (μεικτές δομές τιτανίας - θειούχου χαλκού) με φωτοκαταλυτικές ιδιότητες, συντιθέμενων με χημική και βιολογική μέθοδο	el
heal.generalDescription	Photocatalytic water splitting for hydrogen recovery using particles (mixed titanium-copper sulphide structures) with photocatalytic properties synthesized by chemical and biological methods	el
heal.classification	Περιβαλλοντική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-10-23
heal.abstract	Η θεματική της έρευνας αφορά στην κατάλληλη αξιοποίηση του φαινομένου της φωτοκατάλυσης, με στόχο τη διάσπαση του νερού και την ανάκτηση χρήσιμου αερίου υδρογόνου (H2). Για τη βέλτιστη θεωρητική και πειραματική ανάπτυξη της μελέτης, η παρούσα εργασία χωρίζεται στα εξής δέκα (10) κεφάλαια: To Θεωρητικό μέρος αποτελεί τα πρώτα τρία (3) κεφάλαια. Το 1ο Κεφάλαιο αναφέρεται στις μεθόδους παραγωγής υδρογόνου, στα λειτουργικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ερμηνεύεται το φωτοκαταλυτικό φαινόμενο (στάδια - κύριες παράμετροι) και επιχειρείται η ανάδειξη των συγκριτικών πλεονεκτημάτων αυτής της διόδου παραγωγής, έναντι των άλλων. Το 2ο Κεφάλαιο επικεντρώνεται σε ένα είδος φωτοκαταλυτών, τα μεταλλικά χαλκονίδια. Μελετώνται οι κατηγορίες τους, καθώς και ορισμένες τεχνικές βελτίωσης της δράσης τους. Το κεφάλαιο κλείνει με την παρουσίαση της ετεροδιασταύρωσης Τιτανίας (TiO2) – Θειούχου Χαλκού (CuS). Το 3ο Κεφάλαιο εμπεριέχει λεπτομέρειες της παραγωγικής διαδικασίας, για τη χημική και μικροβιακή σύνθεση των μεικτών θειούχων φωτοκαταλυτικών υλικών. Παρέχονται οι απαραίτητες πληροφορίες για τις χημικές και βιολογικές διεργασίες του πειραματικού μέρους, όπως η λειτουργία του βιοαντιδραστήρα σταθερής κλίνης. Παρατίθεται στη συνέχεια ο Σκοπός της εργασίας και ακολουθούν τα δύο (2) κεφάλαια του τμήματος Υλικά & Μέθοδοι. Το 4ο Κεφάλαιο περιγράφει τη λειτουργία της αυτοσχέδιας διάταξη της φωτοκαταλυτικής διάσπασης του νερού, υποβοηθούμενης από καταλύτες όπως τα TiO2 και CuS. Περιλαμβάνονται, επιπλέον, οι μέθοδοι χαρακτηρισμού του υλικού (XRD, XRF, SEM, EDS). To 5ο Κεφάλαιο αναφέρεται στο πρωτόκολλο της διαδικασίας και στους σχετικούς υπολογισμούς για κάθε «παρτίδα» σωματιδίων, τα οποία εξετάζονται ως προς την ικανότητά τους να ενισχύουν τη φωτοκαταλυτική διάσπαση του νερού. Τα κεφάλαια 5 έως 9 παραθέτουν τα Αποτελέσματα της εργασίας. Συγκεκριμένα, αναγράφονται πρώτα τα πορίσματα από τις προαναφερθείσες μεθόδους χαρακτηρισμού του υλικού (6ο Κεφάλαιο) και σημειώνονται οι πρότυπες καμπύλες από τα 2 πειράματα αναφοράς, νερού και τιτανίας (7ο Κεφάλαιο). Έπειτα, στο 8ο Κεφάλαιο εξετάστηκαν οι δομές χημικής προέλευσης με βάση την τιτανία, προς επιβεβαίωση προηγούμενων ερευνών στο συγκεκριμένο πεδίο. Η ανάλυση κλείνει με τα αποτελέσματα από τα παράγωγα της μικροβιακής καταβύθισης CuS σε θειοαναγωγικό βιολογικό αντιδραστήρα (9ο Κεφάλαιο). Ερευνάται η απόδοση των νέων βίο-σωματιδίων και γίνεται η σύγκριση με εκείνα του προηγούμενου κεφαλαίου. H σύνοψη της απόδοσης των 2 ειδών σωματιδίων και η παρουσίαση των πιο αποδοτικών δοκιμών καταγράφονται στο 10ο Κεφάλαιο. Τέλος, τα Συμπεράσματα διατυπώνουν τα τελικά πορίσματα περί καταλληλότητας των σωματιδίων που μελετήθηκαν για την ανάκτηση υδρογόνου, καθώς και ορισμένα σημεία της έρευνας τα οποία χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης.	el
heal.abstract	The subject of the thesis is related to the proper exploitation of the photocatalytic phenomenon, with the goal of water decomposition and the recovery of useful hydrogen gas (H2). With a view to the optimal theoretical and experimental development of this study, the present work is divided into the following ten (10) chapters: The theoretical part consists of the first three (3) chapters. Chapter 1 deals with hydrogen production methods, operational advantages, and disadvantages. The photocatalytic phenomenon is explained (stages, main parameters). The 'comparative advantages' of this production route over others are highlighted. Chapter 2 focuses on one particular type of photocatalyst, metal chalcogenides. Their structural combinations are thoroughly explained, as well as some techniques to improve their activity. The chapter closes with a presentation of the heterojunction of mixed titanium dioxide (TiO2) and copper monosulfide (CuS) nanoparticles. Chapter 3 contains details of the production process for the chemical and microbial synthesis of mixed photocatalyst materials. The necessary information on the chemical and biological processes of the experimental part is provided, e.g., the operation of the bioreactor. The purpose of the study is listed below, followed by the two (2) chapters of the Materials & Methods section. Chapter 4 describes the operation of the engineered mechanism of photocatalytic water splitting assisted by catalysts such as TiO2 and CuS nanoparticles. The methods of characterization of the material (XRD, XRF, SEM, and EDS) are included. Chapter 5 deals with the process protocol and the related calculations for each 'batch' of nanoparticles, which are tested for their ability to enhance the photocatalytic decomposition of water. Chapters 5 to 9 present the Results of the work. In particular, the findings from the material characterization methods reported (Chapter 6) and the model curves from the two reference experiments, water, and titanium, are noted (Chapter 7). In Chapter 8, titanium-based structures of chemical origin were examined to confirm previous research in this field. The analysis concludes with the results from the derivatives of the microbial CuS precipitation in a sulphur-reducing biological reactor (Chapter 9). The performance of the new bio-particles is investigated and compared with those of the previous chapter. A summary of the performance of the 2 types of particles and a presentation of the most efficient tests are recorded in Chapter 10. Finally, the Conclusions formulate the final findings on the suitability of the particles studied in hydrogen production, as well as some points of the research that would require further investigation.	en
heal.advisorName	Ρεμουντάκη, Εμμανουέλλα	el
heal.committeeMemberName	Ρεμουντάκη, Εμμανουέλλα	el
heal.committeeMemberName	Χατζηκιοσεγιάν, Αρτίν
heal.committeeMemberName	Κούση, Παυλίνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών. Εργαστήριο Επιστήμης & Τεχνολογίας Προστασίας Περιβάλλοντος στη Μεταλλουργία & Τεχνολογία Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	119 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false