Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc. Xuelan Hou

Vastaväittäjä on professori Yun Hau NG, City University of Hong Kong, Hong Kong, Kiina

Kustos on professori Peter Lund, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Väittelijän yhteystiedot: [email protected]

Väitöstilaisuus järjestetään kampuksella ja etäyhteydellä Zoomissa (Otakaari 4, sali R008/216, Zoom-linkki tapahtumaan).

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja

Väitöstiedote:

Vety on puhtaan energian kantaja, jolla on tärkeä rooli energiasiirtymässä kohti nollanettopäästöjä. Valitettavasti vetyä tuotetaan tällä hetkellä fossiilisista polttoaineista, joiden päästöt ovat merkittäviä. Siksi tekniikat vihreän vedyn tuottamiseksi uusiutuvista energialähteistä suoraan ilman CO2-päästöjä ovat erittäin tärkeitä. Tässä väitöskirjassa tutkitaan valosähkökemiallista vedyn tuotantoa. Käyttämällä auringonvaloa ja TiO2-nanoputkia valokatalyyttinä vesi voidaan pilkkoa suoraan vedyksi ja hapeksi. Opinnäytetyön painopiste on halpojen ja kestävien elektrodien valmistamisessa valosähkökemiallisiin kennoihin. Anodi- ja katodielektrodeina käytettiin joustavia ja korroosionkestäviä titaanimetallikalvoja, joiden aktiivisina rakenteena oli itsetehtyjä TiO2-nanoputkia. TiO2-metallioksidin suorituskyvyn ja kestävyyden parantamiseksi tutkittiin sähkökemiallista pelkistysmenetelmää, mikä on aikaa säästävä valmistusmenetelmä ja vähentää jalometallien tarvetta. Pelkistämällä modifioidun elektrodin suorituskyky katodina valoelektrolyysikennossa oli jopa 17 000-kertainen verrattuna käsittelemättömään elektrodiin ja viisinkertainen verrattuna kaupalliseen titaanielektrodiin. Kun modifioitua elektrodia käytettiin anodina, parannus oli kolminkertainen käsittelemättömään elektrodiin verrattuna (potentiaalissa 1,23 VRHE). Pelkistetyn anodisen elektrodin potentiaali siirtyi anodiseen suuntaan vastaten suorituskyvyn lähes kaksinkertaistumista (-1,0 VRHE:ssä). P-tyypin puolijohteiden modifioiminen sähkökemiallisesti pelkistämällä on lupaava menetelmä fotoelektrolyysikennojen elektrodien valmistamiseksi.