|
Energie a paliva
Doktorský program,
Fakulta technologie ochrany prostředí
Cílem doktorského studijního programu Energie a paliva je výchova kvalifikovaných odborníků, kteří budou schopni v praxi využívat nejnovější vědecké poznatky týkající se chemického a energetického zpracování a využití pevných, kapalných a plynných paliv a biopaliv, a rovněž i chemických technologií používaných v energetice. Studenti získají široký chemicko-inženýrský základ rozšířený o detailní znalosti konkrétních technologií a rovněž další dovednosti, jak se samostatně plánovat a řídit výzkumné aktivity, orientovat se v moderních informačních technologiích, efektivně využívat elektronické informační zdroje, komplexně zpracovávat a vyhodnocovat experimentální data a připravovat kvalitní vědecké publikace a prezentace. UplatněníAbsolventi najdou uplatnění v manažerských pozicích výrobců a distributorů paliv, v energetice nebo ve státní správě, a rovněž i jako vědečtí pracovníci v oblasti aplikovaného výzkumu. Absolvent zaměření Technologie ropy a alternativních paliv má komplexní znalosti technologií zpracování ropy na pohonné hmoty, topné oleje, asfalty, maziva a petrochemikálie. Je rovněž odborníkem na využití alternativních surovin pro výrobu paliv a chemikálií. Umí řešit ekologické problémy spojené se zpracováním ropy a využitím produktů jejich zpracování. Absolvent zaměření Chemické technologie v energetice je odborníkem v oblasti chemie a technologie klasických fosilních, jaderných a obnovitelných energetických systémů. V jeho kompetencích je optimalizace chemických režimů energetických oběhů, navrhování a provoz technologií úpravy napájecích, procesních a odpadních vod v energetice a je korozním specialistou v oblasti energetiky. Má rovněž kvalifikaci pro řešení environmentálních dopadů energetických výrob. Absolvent zaměření Plynná a pevná paliva je odborníkem pro navrhování technologií pro zušlechťování pevných paliv a biopaliv termickými postupy a rovněž i technologií pro čištění energetických plynů, bioplynu, spalin a odpadních plynů. Má kompetence pro analýzu a odstraňování škodlivých látek ze spalin a z odpadních plynů znečišťujících ovzduší, a s tím související dohled nad dodržováním legislativy. Je specialistou pro řízení činností v oblasti těžby, úpravy, přepravy, skladování a distribuce zemního plynu. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2026/27Hluboké čištění spalin ze spalování tuhých alternativních paliv a biomasy
AnotaceTransformace českého energetického sektoru sebou přináší i dva zásadní aspekty. První je nutná změna palivové základny, která je vyvolána plánovaným úplným odklonem od využívání fosilního uhlí. Je třeba hledat jakékoliv jiné zdroje paliv, mezi něž patří i tuhá alternativní paliva, biomasa ve formě štěpky, agro-pelety či sušené čistírenské kaly. Tato paliva typicky vykazují problematické koncentrace těžkých kovů a halogenidů ve spalinách, přičemž je nutné pro jejich budoucí využití zajistit plnění mezních hodnot, ať už daných legislativně, nebo navazujícími technologiemi. Druhým aspektem je dekarbonizace energetického sektoru, kterou lze dosáhnout mj. pomocí technologií CCS/U. Práce bude zaměřena na návrh technologické linky pro čištění spalin z multi-palivových kotlů využívajících technologii fluidního spalování na mezní spodní hodnoty dle platných prováděcích rozhodnutích a/nebo hodnoty žádoucí pro dlouhodobý stabilní provoz membránových modulů pro separaci a koncentraci CO2. Hlavním úkolem bude vytvoření modelu v prostředí Aspen Plus. Pro validaci modelu budou využity experimenty na poloprovozních jednotkách umístěných v těžkých laboratořích Ústavu energetiky, Fakulty strojní, ČVUT Praha. Student se bude podílet na provozu a optimalizaci uvedených zařízeních (fluidní kotel, filtry, vypírky apod.). Výsledkem práce bude technicko-ekonomické zhodnocení navržené technologické linky. Koroze a chování materiálů komponent jaderného paliva při bezbórové regulaci v malých modulárních reaktorech
AnotaceBezbórový chemický režim v současné době vyvíjených malých modulárních reaktorů (SMR) bude představovat velmi odlišné korozní prostředí v porovnání se současnými reaktorry typu PWR/VVER. Práce se orientuje na testování korozního chování komponent jaderného paliva pro malé modulární reaktory s cílem dosažení vysokých parametrů bezpečnosti provozu. Korozní chování pokročilých Fe-Cr-Ni slitin v superkritických médiích.
AnotaceVývoj nových energetických systémů se vyznačuje snahou po zvýšení exergické účinnosti. To je podmíněno vysokými parametry admisního pracovního media a s tím spojenou zvýšenou korozní agresivitou media. Práce bude zaměřena na výzkum korozního chování pokročilých Fe-Cr-Ni slitin v superkritických pracovních mediích (např. CO2 a H2O). Korozní odolnost 3D tištěných povrchů slitin
AnotacePředmětem disertační práce bude studium korozních vlastností povrchů 3D tištěných korozivzdorných ocelí a niklových slitin exponovaných v podmínkách superkritické vody. Práce bude zahrnovat přípravu těchto slitn různými technologiemi 3D tisku, expozici vzorků v podmínkách superkritické vody, analýzu vzniklých oxidických vrstev a posouzení jejich vlastností z hlediska korozní odolnosti. Projekt navazuje na výzkum, který na katedře probíhá, kdy jsou studovány vlastnosti a charakteristiky vývoje oxidických vrstev na klasicky připravovaných materiálech, zejména ocelích zamýšlených jako materiály pro superkritické reaktory čtvrté generace. S rozvojem technik 3D tisku lze předpokládat, že se pro některé komponenty superkritických reaktorů tato technologie může uplatnit, což znamená, že znalost korozních charakteristik bude v tom případě nezbytná. Příprava iontově výměnných membrán
AnotaceAčkoli jsou iontově výměnné membrány komerčně dostupné, jedná se většinou o heterogenní membrány na bázi běžných měničů iontů používaných v průmyslu a nebo homogenní membrány na bázi fluoropolymerů. Cílem práce je zejména příprava homogenních iontově výměnných membrán pro elektrodialýzu a elektro deionizaci. Základní polymerní vrstva bude připravena odléváním směsi monomerů. Strukturované membrány pak metodou 3D tisku. Získané membrány budou v případně nutnosti dále upraveny pomocí zesíťování a funkcionalizovány například sulfonací nebo aminometylací. Sledování degradace iontově výměnných membrán při elektrodialýze
AnotacePředmětem je sledování degradace iontově výměnných membrán během provozu elektrodialýzy. Bude sledováno chování katexových, anexových a bipolárních membrán během provozu při normálních a zvýšených teplotách a bude vyhodnocen i vliv dalších parametrů jako je přítomnost rozpuštěného chloru. Degradace bude posuzována zejména na základě konduktivity membrán stanovené pomocí impedanční spektroskopie. Sledování chování organických mikro-polutantů v popelovinách při mono-spalování čistírenských kalů
AnotaceDisertační práce se zaměřuje na problematiku chování organických polutantů v popelovinách při mono-spalování čistírenských kalů. Mono-spalovny čistírenských kalů jsou běžnou součástí managementu zpracování kalu v západní Evropě a Polsku a do budoucna lze předpokládat podobný rozvoj i ve zbytku východoevropské části. Spalování probíhá primárně ve fluidních kotlích, na které jsou kladeny stejné nároky na čištění spalin jako na spalovny odpadu. Spolu s organickou hmotou by měly být rozkládány i přítomné organické mikro-polutanty jako jsou PCB, PAH, zpomalovače hoření, mikroplasty nebo PFAS a jejich indikátory – organický fluor (PFAS a vybraná léčiva a agrochemikálie) a organický bróm (brómované zpomalovače hoření). Cílem disertační práce je zaměření se na výše zmíněné organické mikro-polutanty a jejich indikátory a určit, zda se opravdu odstraňují nebo jejich část přechází do některého z produktů mono-spalování čistírenských kalů: lóžový popel, popel z primárního cyklonu, popílek, případě spaliny. Pokud nedochází k rozkladu při podmínkách průmyslového zpracování kalu, je nutné určit změnu nastavení provozních parametrů tak, aby k rozkladu bezpečně došlo. Metodologie disertační práce bude spočívat v kombinaci literární rešerše, analýzy dostupných dat a experimentální práce na laboratorních a poloprovozních fluidních kotlích. Očekávanými výstupy bude výzkum chování vybraných organických mikro-polutantů a jejich indikátorů při mono-spalování čistírenských kalů a případná úprava samotného spalovacího procesu (teplota, doba zdržení, cirkulace apod.). Výsledky disertační práce budou mít praktické využití, a to pro průmyslové partnery, kteří jsou aktivní v oblasti vývoje fluidních kotlů umožňující spalování čistírenských kalů v České republice. Cílem je poskytnout konkrétní podněty, které budou sloužit k optimalizaci a transformaci fluidních koltů vhodných pro spalování čistírenských kalů, a tím přispět k řešení aktuální energetické krize a potřebě produkce čistých popelovin vhodných pro chemickou regeneraci obsaženého fosforu. Spojování kovových a keramických materiálů
AnotaceV různých aplikacích je potřeba zajistit stabilní spojení kovových a keramických materiálů, které odolá vlivu nestandardních prostředích. V případě pokročilých energetických aplikací může jít o prostředí taveniny kovů, plynu o vysoké teplotě atd. Výzkum a vývoj stabilního spojení kovů a keramických materiálů pro tato prostředí bude cílem této disertační práce. Stabilita a odolnost materiálů pro jaderné reaktory chlazené heliem
AnotaceCelosvětově probíhá výzkum a vývoj nových energetických zdrojů s cílem dosáhnout vyšší účinnosti, spolehlivosti a v neposlední řadě by nové zdroje měly být více šetrné k životnímu prostředí. Takovým zdrojem mohou být i vysokoteplotní jaderné reaktory chlazené plynem na bázi helia. Prostředí chladiva těchto reaktorů ale klade větší nároky na použité materiály. Proto je jedním z výzkumných cílů v této oblasti zjistit stabilitu a odolnost materiálů v tomto prostředí. To také bude předmětem této disertační práce. Téma je velmi široké, konkrétní zadání a metodika budou ve spolupráci se studentem dohodnuty na začátku řešení této práce. Udržitelná uhlovodíková paliva
AnotaceDekarbonizace sektoru dopravy zahrnuje mimo jiné postupné snižování intenzity emisí skleníkových plynů motorových paliv, čehož se dosahuje především zvyšováním podílů složek vyrobených z obnovitelných zdrojů energie. Ty zahrnují v současné době především biopaliva jako je etanol, ETBE a bionafta. Vzhledem k omezeným možnostem přídavku těchto komponent do fosilních uhlovodíkových paliv a problematickému dlouhodobému skladování nabývají však stále více na významu udržitelná paliva založená na bázi uhlovodíků. Tato paliva jsou zcela kompatibilní s fosilními palivy i se stávajícími pohonnými jednotkami. Možnost jejich přídavku do motorových paliv může být v podstatě neomezená a některá lze považovat dokonce za paliva typu drop-in. Uhlovodíková udržitelná paliva zahrnují jak biopaliva (např. HVO či HEFA), tak i obnovitelná paliva nebiologického původu (RFNBO) nazývaná též syntetická paliva (E-fuels), případně i recyklovaná paliva s obsahem uhlíku. Pro skupinu leteckých paliv těchto typů se pak používá obecně zkratka SAF. V úvodu disertační práce budou shromážděny různé typy uhlovodíkových udržitelných paliv a bude provedena jejich detailní charakterizace (stanovení složení a fyzikálně-chemických vlastností). Hlavním cílem práce pak bude testování stability a materiálové kompatibility těchto paliv s cílem ověřit možnosti jejich dlouhodobého skladování, a to jak v čisté podobě, tak ve směsích s tradičními fosilními palivy. Součástí práce by bude i návrh metodiky pro predikci stability těchto paliv. Vlastnosti povrchů slitin a oxidických vrstev vzniklých za podmínek vysokých tlaků a teplot
AnotaceNáplní práce bude studium korozních vlastností povrchů ocelí a niklových slitin připravených ve vodě za různých podmínek vysokých teplot a tlaků a za přítomnosti dalších látek, které přicházejí v úvahu v rámci chemických režimů jaderných bloků. Bude studován vliv depozice některých kovů do těchto vrstev, vliv přípravy povrchu před expozicí, vliv případné kontaminace oxidických vrstev látkami, které se mohou vyskytnout v teplovodních okruzích. Pozornost bude věnována také stabilitě připravovaných vrstev a jejich odolnosti vůči exfoliaci. Soubor těchto znalostí je významný z důvodu zvyšování plánované životnosti nových projektů jaderných bloků tak i u starších bloků, u nichž je životnost prodlužována. Výroba alternativní suroviny pro etylénovou jednotku pyrolýzou odpadních plastů
AnotacePřestože množství odpadních plastů neustále stoupá, recyklován je jen relativně malý podíl plastového odpadu. Většina recyklovaných plastů prochází recyklací mechanickou, po které má recyklovaný materiál pouze limitované možnosti využití. Řešením problému plastového odpadu by mohlo být zavedení recyklace chemické, která je založená na výrobě monomerů pro následnou polymeraci umožňující výrobu recyklovaného plastu v prvovýrobní kvalitě. Velice perspektivním procesem pro chemickou recyklaci se zdá být proces pyrolýzy umožňující konverzi plastového odpadu do formy pyrolýzního oleje potenciálně využitelného jako surovina pro etylénovou jednotku. Tato dizertační práce bude zaměřena na studium vlivu složení suroviny (odpadní plast) a podmínek pyrolýzy na složení a vlastnosti pyrolýzního oleje s cílem výroby kapaliny využitelné jako surovina pro etylénovou jednotku. Vedle optimalizace pyrolýzního procesu bude náplní práce též úprava složení a vlastností pyrolýzního oleje pro jeho optimální valorizaci. Práce bude řešena ve spolupráci se společností Enress a.s. Využití odpadního oxidu uhličitého k výrobě alkoholů
AnotaceV posledních letech je stále aktuální téma využití oxidu uhličitého v technologiích označovaných jako CCU (Carbon Capture and Utilization). Jednou z těchto technologií je využití oxidu uhličitého při výrobě alkoholů. Cílem práce bude využití oxidu uhličitého, který odpadá při fermentační výrobě bioethanolu, na alkoholy se zápornými emisemi. Práce se bude zaměřovat na studium a vývoj vhodných heterogenních katalyzátorů a stanovení jejich aktivity a stability. Dále návrhem a experimentálním ověření způsobu dočištění oxidu uhličitého. |
Aktualizováno: 7.1.2022 12:19, Autor: Jan Kříž