Technologie Nanospider společnosti Elmarco

Transkript

1 Technologie Nanospider společnosti Elmarco

2 AGENDA SPOLEČNOST ELMARCO SVĚT V ROZMĚRU 10-9 m TECHNOLOGIE NANOSPIDER TM PRODUKTOVÉ ŘADY NANOSPIDER TM VYUŽITÍ A NOVÉ PŘÍLEŽITOSTI PRO NANOVLÁKNA Technologie Nanospider 2

3 SPOLEČNOST ELMARCO Elmarco je první firmou na světě, která vyrábí a prodává zařízení na výrobu nanovlákenného materiálu v průmyslovém měřítku. Základem našeho úspěchu je spolupráce s předními světovými průmyslovými podniky a univerzitami Technologie Nanospider 3

4 HISTORIE SPOLEČNOSTI ELMARCO V roce 2009 otevřeno nové technologické centrum v Liberci a další dvě pobočky ve Spojených Státech a Japonsku Obdržen certifikát ISO Zprovozněna první průmyslová linka Nanospider Vyvinuta první linka Nanospider pro využití polymerů ředitelných rozpouštědly Vyvinut první prototyp laboratorního zařízení Nanospider pro vodou ředitelné polymery Přední dodavatel jednotek pro dávkování chemikálií pro firmu SEZ AG Založeno jako výrobce plastových zařízení na zakázku pro polovodičový průmysl Technologie Nanospider 4

5 POBOČKY SPOLEČNOSTI ELMARCO Liberec, Česká Republika Ladislav Mareš, Generální ředitel Hlavní sídlo firmy, centrum technického vývoje, sídlo výzkumu a vývoje, prodej a výroba zařízení Raleigh, Severní Karolína/ USA Ken Donahue, Generální ředitel Prodej a servis, řízení výroby a prodeje filtračních zařízení Tokio, Japonsko Kaz Nomoto, Generální ředitel Prodej a servis pro Asii a Pacifik Technologie Nanospider 5

6 STRATEGIE OBCHODU - TECHNOLOGIE Základní úroveň výzkumu Laboratorní jednotka NS Lab Pilotní linka NS Průmyslová výrobní linka NS Laboratorní výzkum malé vzorky Laboratorní jednotka ověřování na větších vzorcích 10 m 2 /den Zvýšení produkční kapacity z laboratorní jednotky na průmyslovou linku až do 1000 m 2 / den Průmyslová linka nastavitelná na požadovanou výrobní kapacitu tisíců m²/ den Technologie Nanospider 6

7 STRATEGIE OBCHODU - PARTNEŘI ELMARCO Rozdělení pravomocí Výzkumní partneři Partneři z komerční sféry Dodavatelé VÝVOJ PRODUKTU Technologie Nanospider 7

8 VÝHODY PRO PARTNERY SPOLEČNOSTI ELMARCO VÝZKUMNÍ PARTNEŘI Práce se snadno rozšiřitelnou technologií Duševní vlastnictví k novým objevům Nové výrobky Využití know-how Elmarca Přístup k vládní či soukromé finanční podpoře DODAVATELÉ Urychlený vstup na trh Snížení technologických rizik Přístup k pokročilým technologickým znalostem Prodej nových materiálů PARTNEŘI Z KOMERČNÍ SFÉRY Vytváření nových koncových trhů Komercializace nových materiálů Technologie Nanospider 8

9 OCENĚNÍ Společnost Elmarco vyhrála v roce 2007 v soutěži Nanotech Brief Nano 50, v kategorii Výrobek 1. místo za svůj unikátní materiál Nanospider AntiMicrobeWeb Technologie Nanospider 9

10 NAŠI PARTNEŘI Partnerské instituce Technická Univerzita v Liberci (Česká Republika) Massachusetts Institute of Technology (USA) North Carolina State University (USA) Nonwoven Cooperative Research Center (USA) National University of Singapore (Singapur) Stellenbosch University (Jižní Afrika) Akademie věd České Republiky (Česká Republika) Karlova Univerzita v Praze (Česká Republika) Vysoká Škola Chemicko-Technologická v Praze (Česká Republika) Kyoto Institute of Technology (Japonsko) Tokyo Institute of Technology (Japonsko) Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (Austrálie) Cummins Filtration (USA) Technologie Nanospider 10

11 SVĚT V ROZMĚRU 10-9 m Nanovlákna, jež se řadí mezi nanomateriály, nabízejí využití v mnoha oborech. Ve srovnání s mikromateriály vykazují nanomateriály podstatně dokonalejší vlastnosti koncového výrobku. Pro jiná odvětví znamenají nanovlákna skutečnou revoluci v jejich použití a vlastnostech Technologie Nanospider 11

12 ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI NANOVLÁKEN Minimálně v jednom rozměru velikost menší než 100 nm. V průmyslovém pojetí se za nanovlákno považuje vlákno o průměru menším než nm. Velký specifický měrný povrch Malá velikost pórů dobrá prodyšnost Široké spektrum polymerů vhodných ke zvlákňování Možnost aditivovat nanovlákenný materiál Vysoká porozita Tyto vlastnosti přinášejí možnosti vytvářet unikátní materiály v následujících aplikačních oblastech Technologie Nanospider 12

13 NANOVLÁKNA: MĚŘÍTKO Nanovlákna vyrobená metodou Nanospider 50, 100 or 200 nm s = 30% [ ] Vlna Merino mikronů s = 70 90% Extruzní vlákna 900 nm 2,000 nm = 70 90% [Měřítko standardní deviace extruzních procesů.] Měřítko: 1 palec/coul 1 mikron = 1,000 nanometrů Technologie Nanospider 13

14 TECHNOLOGIE NANOSPIDER Technologie Nanospider, vyvinutá firmou Elmarco, umožňuje výrobu nanovláken v průmyslovém měřítku pro celou řadu použití. Je to vlastně proces zvlákňování z volné hladiny roztoku polymeru v elektrickém poli, jenž je podložen již mnoha patenty Technologie Nanospider 14

15 ZVLÁKŇOVÁNÍ NA NANOSPIDER PODLE ELMARCO Charakteristika: rotující váleček částečně ponořený v polymerním roztoku Výhoda: mechanicky jednoduchý; snižuje pořizovací a provozní náklady Charakteristika: vzdálenost mezi Taylorovými kužely určena přirozenou cestou. Výhoda: čím vyšší počet Taylorových kuželů, tím vyšší produktivita Výhoda: lepší homogenita nanovlákenné vrstvy Vysoká produktivita Snadná údržba Hospodárný provoz Prvotřídní kvalita nanovláken Vysoká bezpečnost Variabilita produkovaného materiálu Technologie Nanospider 15

16 MATERIÁLY VYROBITELNÉ METODOU NANOSPIDER Organické polymery PA6, PA 6/12 Polyaramid PUR (Polyuretan) PES (Polyétersulfon) PVA (Polyvinylalkohol) PAN, PEO, PS PVP, PVP-I Anorganické materiály TiO2 SiO2 Al2O3 ZnO Li4Ti5O12 ZrO2 Technologie Nanospider Biopolymery Želatina Chitosan Kolagen Celulóza 16

17 TECHNOLOGIE NANOSPIDER - SHRNUTÍ Technologie Nanospider je elektrostatický zvlákňovací proces bez použití trysek. Díky technologii Nanospider jsou zaručeny: Vyšší rovnoměrnost průměru vláken Vyšší rovnoměrnost nanesené nanovlákenné vrstvy Nižší pořizovací a provozní náklady 20 cm elektroda v laboratorním zařízení Nanospider společnosti Elmarco Dva výrobní moduly NS 1600 sériově zapojené. Každý ze dvou modulů obsahuje čtyři elektrody o délce 1,6 m Technologie Nanospider 17

18 VÝROBKY NANOSPIDER Unikátní technologie Nanospider, vyvinutá společností Elmarco, byla navržena tak, aby splňovala všechny požadavky na výrobu vysoce kvalitních nanovláken k všestrannému použití. Proto jsou vlastnosti zařízení jako snadná obsluha, upravitelnost a modulárnost dle přání zákazníka a flexibilita tak ceněné Technologie Nanospider 18

19 VÝROBKY NANOSPIDER Výrobní linky První průmyslové zařízení na výrobu nanovláken na světě Schopné vyrábět ve 4-modulové konfiguraci více než 25 mil. m² nanovlákenné vrstvy z polymeru PA6 s plošnou hmotností 0,03 g/m² se střední hodnotou průměru nanovláken 150 nm a odchylkou průměrů 30% Snadné rozšíření daného zařízení v případě potřeby Technologie Nanospider 19

20 VÝROBKY NANOSPIDER Pilotní linky Zařízení na poloprovozní výrobu nanovláken Koncept 3 zvlákňovacích hlav K dispozici v šířce od 0,5 m do 1,0 m Laboratorní zařízení Špičkové zařízení na výrobu nanovláken Nejvyšší bezpečnost a kvalita Stejné výrobní vlastnosti jako u výrobních linek NS Možná přeměna všech výrobních procesů na průmyslovou linku Stejné ovládání a konfigurace jako na zařízení Nanospider Technologie Nanospider 20

21 PERIFERNÍ ZAŘÍZENÍ PRO NANOSPIDER Doplňovací vozík (CDSV) Čistící jednotka Systém pro přípravu polymeru CDSV Užívá se k doplňování a odčerpávání polymeru ze zařízení Osm lehce nastavitelných programů Čistící jednotka Rychlé mytí zvlákňujících součástek Využívá ultrazvukové čištění v kyselině Příprava polymeru Využívá se pro míchání roztoku polymerů Zahřívací a míchací jednotka Technologie Nanospider 21

22 PLÁN VÝROBNÍ HALY CDSV Čistící jednotka 2- unitová linka NS 2-unitová linka NS Navíjecí/ odvíjecí zařízení Technologie Nanospider 22

23 NANOVLÁKNA A JEJICH UPLATNĚNÍ Náhrada již existujících produktů bez obsahu nanovláken Křemíkové solární články Baterie Dodání nových vlastností již existujícím produktům Automobilové filtry Ošetření ran NANOVLÁKNA Zcela nové produkty Systém distribuce léčiv Tkáňové inženýrství Zcela nová řešení Nové materiály pro stavebnictví látky, které vyrábějí a zásobují elektrickou energii, látky využívané pro tepelné izolace či se zvukoabsorpčními vlastnostmi Technologie Nanospider 23

24 OBLASTI VYUŽITÍ NANO FOR Průmyslové odvětví Využití Výhody nanovláken Voda Nanofiltrace vody, membránová separace, iontová výměna: Čištění odpadních vod Odstraňování jedů (těžké kovy, organika) Čištění průmyslových vod (iontová výměna) Vysoká efektivita Rychlý účinek Selektivita Nízké náklady/ jednoduché použití Technologie Nanospider 24

25 OBLASTI VYUŽITÍ NANO FOR Průmyslové odvětví Využití Výhody nanovláken Stavebnictví Tepelná a zvuková izolace Střešní a fasádní solární panely/kolektory Vysoký koeficient absorpce úspora energie a materiálu (tenčí stěny/ lehčí konstrukce) Čistá výroba energie Průhledné i barevné panely atraktivní achitektura Technologie Nanospider 25

26 OBLASTI VYUŽITÍ NANO FOR Průmyslové odvětví Využití Výhody nanovláken Životní prostředí ovzduchové filtry pro domácnosti ofiltrace pitné vody, odsolování vody ozvukoabsorpce ofiltry výfukových plynů okatalyzátory očištění odpadních vod ofiltry průmyslových exhalátů ovysoká efektivita filtrace ovysoká propustnost značná úspora energie onízké náklady/ jednoduché použití/efektivita olehké a efektivní Technologie Nanospider 26

27 OBLASTI VYUŽITÍ NANO FOR Průmyslové odvětví Využití Výhody nanovláken Energie o o o Baterie Solární články Palivové články Baterie: o Vysoká výkonnost o Krátká doba nabíjení (u elektrických automobilů podobné jako u čerpání paliva) Solární články: o Levné, transparentní, flexibilní, barevné o Nevyžaduje přímé sluneční záření o Vysoká účinnost přeměny energie Technologie Nanospider 27

28 OBLASTI VYUŽITÍ NANO FOR Průmyslové odvětví Využití Výhody nanovláken Automotive ozvukoabsorpce ofiltry (vzduchový při sání do motoru, palivový, kabinový, výfukových plynů - pevných částic) obaterie pro hybridní a elektrické automobily oúčinné a lehké materiály úspora pohonných látek odo motoru je nasáván čistší vzduch a palivo vyšší účinnost spalování méně znečištění očistší okolní prostředí jak uvnitř tak i vně automobilu orychlejší nabíjení, vyšší kapacita a síla Technologie Nanospider 28

29 OBLASTI VYUŽITÍ NANO FOR Průmyslové odvětví Využití Výhody nanovláken Zdraví o o o o o Materiály podporující léčbu ran Ochranné oděvy Respirátory Tkáňové inženýrství Materiály pro distribuci léčiv o o o o o Rychlejší/ účinnější hojení ran Ochrana zdravotnického personálu před infekcemi vyšší účinnost než u tradičních materiálů Nanovlákenné struktury odpovídají tkáňovým strukturám buňky vyrůstají v přirozeném prostředí Biologická rozložitelnost O mnoho nižší množství léků potřebných ke stejnému účinku jako při podání klasických léčiv Technologie Nanospider 29

30 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA K FILTRACI VZDUCHU HLAVNÍ VÝHODY NANOVLÁKEN VE FILTRAČNÍCH MATERIÁLECH Výrazné zlepšení filtrační účinnosti nejlepší dosažitelné filtrační účinky pro submikronové částice Nízký počáteční a dlouhodobě neměnný tlakový spád Rychlé vytvoření filtračního koláče na povrchu zamezuje hloubkové filtraci, která pozvolna zanáší filtry ZARUČUJÍ Delší životnost filtru (dvakrát a více) snadné čištění zpětným pulsem a nižší mechanické opotřebení Nižší energetické náklady díky nízkému tlakovému spádu a menšího počtu čistících pulsů během životnosti filtru Kratší dobu servisních odstávek efektivnější filtry lépe ochraňují a snižují četnost výměn filtrů Nižší investiční náklady při použití kompaktních filtračních systémů A MATERIÁLY MOHOU BÝT OPTIMALIZOVÁNY DLE APLIKACÍ Technologie Nanospider 30

31 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA K FILTRACI VZDUCHU ÚČINNOST FILTRACE bez povláknění Filtrační účinnost (%) Velikost částic g/m² Technologie Nanospider 31

32 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA K FILTRACI VZDUCHU TLAKOVÝ SPÁD Tlakový spád pro různé nanovlákenné vrstvy při 0,16 m/s stálé rychlosti proudění vzduchu (to odpovídá rychlosti 2,49 m/s ve skládaném filtru)0 Podkladový materiál Plošná hmotnost g/m² Průměr NV Účinnost filtrace Tlak (nm) v (%) při velikosti částic 0.35 µm Rozdíl oproti čistému podkladovému materiálu mm H20 Rozdíl oproti čistému podklad. materiálu Celulóza Celulóza Celulóza Celulóza Celulóza Celulóza Celulóza bez povláknění nelze aplikovat 11 nelze aplikovat nelze aplikovat % % % % % % % % % % % % Technologie Nanospider 32

33 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA KE ZVUKOABSORPCI POZOR na rozdíl mezi izolací a absorpcí Při nárazu na nanovlákenný materiál je energie zvukové vlny přeměněna na teplo Zvuková izolace absorbuje zvuk pouze minimálně a absorpční materiály jen nepatrně přispívají zvukové izolaci Zvuková izolace zabraňuje přenosu zvuku, např. mezi jednotlivými byty v domě a materiály, jako například beton, slouží jako nejefektivnější zvuková izolace Jaké parametry jsou u většiny akustických materiálů důležité: Tloušťka materiálu Uspořádání vláken Jemnost vláken, hustota a porozita Porézní materiály (pěnové vrstvy, atd.), a vlákenné materiály (skelná vata či minerální vata, atd.), působí jako velmi dobré absorpční materiály. I přesto se jedná o špatné izolátory zvuku, a proto se zpravidla používají ve spojení s pevnými isolačními materiály zvuku Technologie Nanospider 33

34 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA KE ZVUKOABSORPCI AcousticWeb - inovační nanovlákenný materiál pro zvukoabsorpci Nanovlákenné vrstvy průmyslově vyráběné Vysoká efektivita zvukoabsorpce díky miniaturním otvorům v nanovlákenné vrstvě Účinný i pro nízké/ střední frekvence Široké spektrum modifikací materiálu Kromě zvukoabsorpce i skvělá tepelná izolace Konvenční bavlněný výrobek, 900g/m²/20mm 12-vrstvý AcousticWeb, 300g/m²/20mm Tepelně pojený PES výrobek, 300g/m²/20mm Frekvence (Hz) Technologie Nanospider 34

35 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA KE ZVUKOABSORPCI Tepelné izolační vlastnosti MATERIÁL TLOUŠŤKA (mm) HUSTOTA (kg/m³) POČET VRSTEV TEPELNÁ VODIVOST (W/mK) KOEF.TEPEL. VODIVOSTI (W/m²K) Technologie Nanospider 35

36 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V SEPARÁTORECH LI-ION BATERIÍ BĚŽNÝ BATERIOVÝ SEPARÁTOR MÁ URČITÁ OMEZENÍ Separátory hrají důležitou roli ve všech typech baterií. Jejich hlavní funkce jsou: Mechanické oddělení kladné a záporné elektrody, což umožňuje snadný tok iontů Výběr vhodného separátoru je rozhodující pro provozní parametry baterie Hustota výkonu a energie, rychlost nabíjení baterie a její životnost, bezpečnost Běžně používané membrány z PP a PE je možné nahradit nanovlákenným separátorem - PVDF, PVDF-HFP a PAN. POŽADAVKY NA BATERIOVÉ SEPARÁTORY V LITHIUM-IONTOVÝCH BATERIÍCH LZE DOCÍLIT POMOCÍ NANOVLÁKEN Vysoká chemická stabilita vůči elektrolytu a elektrodovému materiálu Malá tloušťka umožňuje zvýšení hustoty energie Porozita a smáčivost membrány způsobuje hustotu výkonu Technologie Nanospider 36

37 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V SEPARÁTORECH LI-ION BATERIÍ VÝHODY NANOVLÁKENNÝCH BATERIOVÝCH SEPARÁTORŮ Morfologii nanovláken lze ovlivnit Porozita nanovláken je více než 90% - zvyšuje iontovou vodivost Toto umožňuje vyrobit baterie s vynikajícími parametry. Vyšší cena nákladů na výrobu nanovlákenné membrány je kompenzována: nižší spotřebou polymeru, díky nižší plošné hmotnosti membrány výrazným zvýšením hustoty výkonu baterie vyšší rychlostí nabíjení zvýšením životnosti baterie pomalejší ztrátou kapacity Technologie Nanospider 37

38 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V SEPARÁTORECH LI-ION BATERIÍ VLASTNOSTI SEPARÁTORŮ Polymer: PAN/PVDF/PVDF-HFP Plošná hmotnost: 1-5 g/m² Standardní průměr vlákna: 500 nm Pevnost v tahu: 100 Mpa Zachování až 90% kapacity při 2C rychlosti nabíjení PVDF-HFP nanovlákenná membrána Zvětšení: 5000 X Běžný li-ion separátor Zvětšení: 5000 X Technologie Nanospider 38

39 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V ANODÁCH LI-ION BATERIÍ BĚŽNÉ BATERIOVÉ ANODY MAJÍ URČITÁ OMEZENÍ Dnes je v lithium-iontových bateriích používáno několik druhů materiálů pro elektrody Nejběžnější kombinace materiálů grafitová anoda a LiCoO 2 katoda Grafit vykazuje nežádoucí vlastnosti, které omezují využitelnost baterie Elektrochemický potenciál lithia je 0,3 V oproti Li/Li+, což vyžaduje elektronickou ochranu proti přebití baterie Přebití baterie může snadno vést k tvorbě kovového lithia na povrchu anody a vést tak k závažnému poškození baterie Inserce lithiových iontů do grafitové mřížky dlouhodobě snižuje nabíjecí kapacitu anody a zkracuje její životnost Technologie Nanospider 39

40 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V ANODÁCH LI-ION BATERIÍ VÝHODY NANOVLÁKENNÉHO MATERIÁLU V ANODĚ Titaničitan litný (Li 4 Ti 5 O 12 nebo LTO) představuje možné řešení problému s grafitem coby anodovým materiálem. Anodový materiál LTO vykazuje: Elektrochemický potenciál 1,5 V oproti Li/Li+, který vylučuje riziko přebití baterie a je z tohoto hlediska absolutně bezpečný Zero strain - velmi nízká objemová změna během inserce lithia prodlužuje životnost baterie a zaručuje životnost více než 10,000 nabíjecích cyklů Rozhodující vlastnosti baterie jsou: specifický měrný povrch, struktura materiálu a vysoká porozita elektrodového materiálu. LTO vyráběné technologií Nanospider vykazuje: Vysoký měrný povrch, vyšší než 40m 2 /g Vysokou porozitu, která zlepšuje povrchovou přístupnost elektrolytu a umožňuje tak zvýšení rychlosti nabíjení Vláknitá morfologie LTO umožňuje působí jako drátky v elektrodě a snižuje tak její vnitřní odpor Technologie Nanospider 40

41 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V ANODÁCH LI-ION BATERIÍ VLASTNOSTI NANOVLÁKENNÉHO TITANIČITANU LITNÉHO - LTO Struktura vlákna: polykrystalické nanovlákno Krystalická fáze: spinel Li4Ti5O12 Typická velikost krystalů: nm Měrný povrch: 40m 2 /g Typický průměr vlákna: nm Délka vlákna: až stovky mikronů Fyzikální forma: bílý objemný prášek Nabíjecí kapacita: 174mAh/g Technologie Nanospider 41

42 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V SOLÁRNÍCH ČLÁNCÍCH V SOUČASNOSTI POUŽÍVANÉ FOTOVOLTAICKÉ TECHNOLOGIE Solární články na bázi křemíku Tenkovrstvé solární články (CdTe, CIGS atd.) Barvocitlivé solární články Dye-sensitized solar cells DSSC (TiO 2 /dye) nanovlákna zdokonalují materiál Vícepřechodové solární články (GaInAs, GaInP atd.) Organické solární články Princip DSSC barvivo elektrolyt katoda Povrch TiO 2 (nanočástice nebo nanovlákna umístěné mezi dvěmi sběrnými elektrodami) je potažen barvivem, které absorbuje široké spektrum vlnových délek. Při osvícení barvivo absorbuje fotony a přenáší je do vrstvy TiO 2, která přepraví elektrony přes vodivou sběrnou elektrodu do elektrického obvodu. vodivá skleněná elektroda vstříknutí redukce zachycení max. napětí oxidace difuse Technologie Nanospider 42

43 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V SOLÁRNÍCH ČLÁNCÍCH VÝHODY DSSC OPROTI JINÝM TECHNOLOGIÍM Méně závislé na denním světle přímé sluneční světlo a umělé osvětlení Účinnost zařízení je méně citlivá na intenzitě světla Možné vyrobit i v průhledné formě nabízí možnosti k umístění na okna či budovy Flexibilita umožňuje integraci do přenosných zařízení (automobily, notebooky ) Levná výroba vyrobeno z nízkonákladových a dobře dostupných materiálů. Panely DSSC jsou k dostání za přibližně poloviční cenu než křemílkové solární panely a v masové výrobě mohou být až o 70% levnější Vstupní materiál nevyžaduje vysoký stupeň čistoty Vysoký poměr výkonu a ceny Účinnost směšovače (Ne)závislost na světelné intenzitě odpovídá: noc, déšť (bez přímého světla) oblačno (slabá slun. záře) slunečno, polojasno DSSC Monokrystalický Si článek Polykrystalický Si článek Světelná intenzita (mw/ cm²) slunečno, jasno, bez mraků Technologie Nanospider 43

44 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V SOLÁRNÍCH ČLÁNCÍCH VÝHODY TiO 2 NANOVLÁKEN OPROTI TiO 2 NANOČÁSTICÍM NANOČÁSTICE Nanovlákna téměř lineární dráha jako přenašeče elektronů výrazně nižší ztráty elektronů v materiálu při transportu Barvivo na nanovláknech absorbuje více fotonů (a tedy generuje více elektronů) lepší přístupnost světla Nanovlákna vložená v modulu DSSC jsou schopná vyrábět o 25% více energie než obvyklé moduly DSSC s nanočásticemi NANOVLÁKNA Technologie Nanospider 44

45 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA PRO FOTOKATALÝZU PRINCIPY FOTOKATALÝZY Za přítomnosti katalyzátoru je urychlován průběh fotoreakcí Při osvětlení povrchu fotokatalytického polovodičového katalyzátoru (jako např. oxidu titaničitého TiO 2 ) - vznikají radikály, které následně oxidují a redukují těkavé organické nečistoty (VOC) jako např. formaldehyd, toluen kyslíkový iont fotooxidace fotoredukce hydroxilový radikál Technologie Nanospider 45

46 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA PRO FOTOKATALÝZU FOTOKATALYTICKÁ NANOVLÁKENNÁ MEMBRÁNA Vysoce propustný vícevrstvý kompozit na bázi polymerní nanovlákenné struktury jako nosný materiál pro nano-strukturní katalyzátor Nanovlákenné vrstvy udržují katalyzátor uvnitř a zabraňují jeho úniku, což zaručuje bezpečné použití fotokatalytické membrány Vysoká efektivita fotokatalytického rozkladu VOC ve vzduchu při porovnání s řešeními používající nepropustný materiál Navrženo pro užití pro fotokatalytickou úpravu vzduchu v zařízeních na čištění vzduchu, od jednoduchých klimatizací až po veliké budovy a průmyslové systémy Skelná netkaná textilie Plošná hmotnost 18 g/m² Polym. nanovlákna vyrobená technologií Nanospider Plošná hmotnost,7g/m² Průměr vlákna nm Fotokatalyzátor (nanoprášek) Plošná hmotnost 20 g/m² Měrný povrch 45 m²/g Technologie Nanospider 46

47 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V IONTOMĚNIČÍCH BĚŽNÉ IONTOMĚNIČE Iontová výměna výměna iontů mezi pevnou a kapalnou (popř. plynnou) fází Užití v čištění, separaci, dekontaminaci Použití pro vodné a jiné roztoky obsahující ionty Typické iontoměniče funkcionalizované porézní a gelové pryskyřice Běžné pryskyřice mají relativně nízkou rychlost iontové výměny IONTOMĚNIČE SE UŽÍVAJÍ k úpravě vody pro čištění vzduchu (stacionární zařízení, plynové masky, respirátory) k podpoře katalyticky aktivních kovových iontů v jaderném inženýrství (dekontaminace povrchů) v analytické chemii (chromatografie) v biotechnologii (purifikace bílkovin) Technologie Nanospider 47

48 PROČ POUŽÍVAT NANOVLÁKNA V IONTOMĚNIČÍCH VÝHODY NANOVLÁKEN V IONTOMĚNIČÍCH Rychlejší kinetika vyšší rychlost iontové výměny, vysoký styk v intersticiálním prostoru Vysoká selektivita široký okruh funkčních skupin pro sorpci (Hg, Cd, U z vody) Nízký objem, nízká hmotnost nízká plošná hmotnost nanovlákenné membrány Vysoký stupeň čištění Kapacita iontové výměny (%) Kinetika iontové výměny Nanovlákenný iontoměnič Kuličkový iontoměnič Čas (s) Technologie Nanospider 48

49 DOPORUČENÁ ČETBA Electrospinning and Nanofibers Ramakrishna et al. Science and Technology of Polymer Nanofibers Andrady Handbook of Nonwoven Filter Media Hutten Technologie Nanospider 49

50 DĚKUJI ZA VAŠI POZORNOST