Gunars Bajars

Water Electrolysis with Inductive Voltage Pulses

The main idea of Hydrogen Economy is to create a bridge between the energy resources, energy producers and consumers. If hydrogen is produced from renewable energy sources (wind, solar, hydro, biomass, etc.), and used for energy production in the catalytic combustion process, then the energy life cycle does not pollute nature longer. With transition to Hydrogen Economy the Society will live accordingly to the sustainable development model, defined in the 1987 (Our Common Future, 1987).

Gaseous sensors based on solid proton conductors

Abstract he chemical sensors for different gaseous (alcohol, acetone, ammonia, water vapour) detection at room temperature are developed by using polycrystalline β-alumina and xerogel of antimonic acid hydrate (AAH). The sensitivity and selectivity of sensors depend on the ion-exchange and preparative methods. The possibility of producing different types of potentiometric, amperometric, voltammetric and resistance sensors on the basis of these ion-conducting materials is shown. More success is achieved by producing ammonia-sensitive devices on β-alumina as well as on AAH xerogel.

Preparation and characterization of nanostructured Fe-TiO2 thin films produced by electrophoretic deposition

Fe-TiO2 thin films have been produced by a sol-electrophoretic deposition method on metallic Ti foil substrates. X-ray diffractograms and Raman spectra confirms the anatase structure of deposited and annealed Fe-TiO2 films. Obtained Fe-TiO2 thin films demonstrate photoactivity under visible light radiation due to the doping with Fe3+ ions. Open circuit potential results shows that increase of the film thickness and surface area improves the photoactivity of Fe-TiO2.

Preparation and photoactivity of electrophoretic TiO2 coating film

TiO2 thin films have been obtained by a sol-electrophoretic deposition method on metallic Ti and Pt substrates. X-ray diffraction, Raman spectroscopy and scanning electron microscopy were used to investigate the structure and morphology of plated materials. Annealed TiO2 films mainly are formed in anatase structure with different morphology depending on substrate material. Light induced potential measurements indicate that the morphology substantially have an impact on photoactivity of TiO2 thin films.

Air Quality in Riga and Its Improvement Options

Air Quality in Riga and Its Improvement Options Air quality in the city of Riga is evaluated from direct monitoring results and from accounting registered air pollutants in the city. It is concluded that from all air polluting substances listed in the European Commission directives, only nitrogen dioxide NO2 and particulate matter PM10 exceed the limits. In assessing the projected measures to improve air quality in Riga, it can be concluded that the implementation of cleaner fuels and improvements in energy efficiency of household and industrial sectors will decrease particle pollution, but measures in the transport sector will also contribute to reducing air pollution from nitrogen oxides. Gaisa Kvalitāte Rīgā un Tās Uzlabošanas Risinājumi Latvijas Republika ir saņēmusi Eiropas Komisijas formālo paziņojumu pārkāpuma procedūras lietā Nr. 2008/2195 (2010.g. 28. janvāris), kurā norādīts, ka Latvijas Republikas iesniegtie ziņojumi par gaisa kvalitātes novērtējumu 2007. un 2008.gadā liecina, ka Rīgas aglomerācijā ir pārsniegti Padomes 1999.gada 22.aprīļa Direktīvā 1999/30/EK un Eiropas Parlamenta un Padomes 2008.gada 21.maija Direktīvā 2008/50/EK par gaisa kvalitāti un tīrāku gaisu Eiropai daļiņām PM10 noteiktie robežlielumi cilvēka veselības aizsardzībai - gada robežlielums (40 μg/m3) un diennakts robežlielums (50 μg/m3, ko kalendāra gada laikā nedrīkst pārsniegt vairāk kā 35 reizes). Tāpēc svarīgi ir izvērtēt gan PM10 rašanās avotus, gan to relatīvo īpatsvaru kopējā piesārņojuma radīšanā. Rakstā izvērtētas Rīgā registrētās smalko daļiņu PM10 koncentrācijas un analizētas dienas, kad veidojušies normatīvu pārsniegumi, cenšoties identificēt lokālo piesārņotāju, atmosfēras apstākļu un arī piesārņojuma pārneses ietekmes. Gaisa kvalitātes novērtējumam izmantoti dati, kas iegūti tiešo mērījumu ceļā pilsētas teritorijā izvietotajās monitoringa stacijās (Rīgas domei piederošajās gaisa monitoringa stacijās Kr. Valdemāra ielā 18 un Brīvības ielā 73), kā arī Latvijas Universitātes Ķīmijas fakultātes veiktais smalko daļiņu monitorings Kr. Valdemāra ielā 48. PM10 gada vidējo koncentrāciju izvērtējums Rīgā visās monitoringa stacijās, kas kontrolē PM10 piesārņojumu liecina, ka tikai stacijās, kas atrodas ielās ar intensīvu transporta satiksmi (Brīvības iela, Kr, Valdemāra iela) vērojami šī robežlieluma pārsniegumi, kas gan pēdējos piecos gados uzrāda tendenci samazināties vidēji par 2% gadā. Divus pēdējos gadus Brīvības ielā PM10 gada vidējā koncentrācija pat nepārsniedz robežlielumu, savukārt Kr. Valdemāra ielā 2009.g. tā bija zem normatīva, bet 2010.g. drusku pārsniedza to. Līdzīgi smalko daļiņu PM10 diennakts vidējā koncentrācijas pārsniedz 50 μg/m3. vairāk kā 35 kalendāra dienas gadā tikai gaisa monitoringa stacijas, kas Rīgā atrodas intensīvas transporta satiksmes zonā (uz tipiskām kanjona ielām ar intensīvu transporta satiksmi Kr. Valdemāra ielā 18 un Brīvības ielā 73). Gaisa monitoringa stacijas Kr. Valdemāra ielā dati rāda, ka PM10 diennakts koncentrāciju pārsniegumiem ir tendence samazināties - vidēji par 9 % gadā, un, ja saglabāsies esošā tendence, tad 2015. gadā pārsniegumu vairs nebūs. Tādēļ, plānojot rīcības PM10 piesārņojuma mazināšanai Rīgā, galvenā uzmanība pievērsta transporta intensitātes samazināšanai pilsētas centra kanjona tipa ielās. Viens no galvenajiem pasākumiem būs transporta plūsmu optimizēšana un transporta izplūdes gāzu samazināšana, jo tieši intensīva automašīnu noslodze uz ielām paaugstina piesārņojumu ar smalkajām daļiņām, slāpekļa oksīdiem, tvana gāzi un ogļūdeņražiem. Plānots pilnībā novirzīt smago transportlīdzekļu plūsmu no centra magistrālēm, pabeidzot Austrumu magistrāli un izbūvējot Ziemeļu šķērsojumu. Ielu tīrīšana un ielu mazgāšana ir būtiska, sevišķi smilšu un putekļu savākšana no visām vietām, kur tika kaisītas smiltis ziemā, turklāt pavasara un vasaras sausajās un karstajās dienās ielas var laistīt speciālu šķīdumu, kas saista smalkās daļiņas pie ielas seguma. Uzsvars tiek likts arī uz nulles emisiju autotransporta (elektriskie un ūdeņraža auto) atbalsta pasākumiem pilsētas satiksmē un centra autostāvvietās. Качество воздуха в Риге и решения по его улучшению Латвийская Республика получила официальное сообщение Европейской комиссии по процедуре нарушения в деле №. 2008/2195 (28 января 2010 года), где говорится, что предоставленные Латвийской Республикой данные по мониторингу качества воздуха за 2007 и 2008 год позволяют сделать вывод, что в Риге и ее окрестностях превышены нормы для частиц РМю, указанных в директивах 1999/30/ЕК от 22 апреля 1999 года Совета Европы и 2008/50/ЕК от 21 мая 2008 года Европейского Парламента и Совета. Поэтому важно оценить влияние и вклад в общее загрязнения частицами РМю различных источников. В статье проанализированы данные по концентрации частиц РМю и особое внимание уделено дням, когда концентрация превышала нормы, пытаясь выявить источник загрязнения, природные условия и влияние переноса частиц. Для этого использовались данные 2 станций мониторинга (на улицах Бривибас и Кр.Валдемара), принадлежащих Рижской думе, и мониторинг частиц, проводимый на Химическом факультете Латвийского университета (так же на улице Кр.Валдемара). Результаты измерений указывают, что превышение норм концентрации частиц происходило на улицах с интенсивным движением, но даже там за последние годы наблюдается снижение концентраций в среднем на 2% в год. По результатам мониторинга на улице Бривибас последние два года концентрация не превышала критического значения, на улице Кр.Валдемара в 2009 г. норма не была превышена, а в 2010 г. немного превышена. Превышение критического значения среднесуточной концентрации в 50 мкг/м3 более чем 35 дней в году наблюдалось так же на улицах каньонного типа с интенсивным движением. Однако этот показатель так же снижается, в среднем на 9%; при сохранении такой тенденции к 2015 году превышений нормы не будет. Таким образом, планируя меры по снижению загрязнения частицами РМю необходимо уделить наибольшее внимание улицам каньонного типа с интенсивным движением транспорта. Одним из наиболее эффективных мероприятий является оптимизирование транспортного потока и снижение выбросов, т.к. именно автомобильное движение является причиной загрязнения воздуха как мелкими частицами, так и оксидами азота, угарным газом и углеводородами. Планируется перевести тяжелый транспорт на окружные дороги в обход центра, закончив строительство Восточной магистрали и построив Северную развязку. Также важна уборка улиц, особенно после обработки их зимой, и их полив в сухие дни весной и летом специальным составом, позволяющим привязать мелкие частицы к покрытию дорог. Также необходимо проводить мероприятия, стимулирующие переход на автотранспорт с нулевой эмиссией (электрический и водородный).

Kinetic Behavior of LiFePO4/C Thin Film Cathode Material for Lithium-Ion Batteries

Kinetic Behavior of LiFePO4/C Thin Film Cathode Material for Lithium-Ion Batteries LiFePO4 was prepared in a solid state synthesis with various levels of carbon content. LiFePO4/C thin films were obtained via magnetron sputtering. The surface morphology and structure was examined. Electrochemical properties of LiFePO4/C were studied, by using cyclic voltammetry, chronopotentiometry and electrochemical impedance spectroscopy. Thin films acquired show a potential use as a cathode in lithium ion batteries, displaying charge capacity up to 34 mAh g-1.

A Comparative Study of Natural Fiber and Glass Fiber Fabrics Properties with Metal or Oxide Coatings

Rapidly growing global demand for technical textiles industries is stimulated to develop new materials based on hybrid materials (yarns, fabrics) made from natural and glass fibres. The influence of moisture on the electrical properties of metal and metal oxide coated bast (flax, hemp) fibre and glass fibre fabrics are studied by electrical impedance spectroscopy and thermogravimetry. The bast fibre and glass fiber fabrics are characterized with electrical sheet resistance. The method for description of electrical sheet resistance of the metal and metal oxide coated technical textile is discussed. The method can be used by designers to estimate the influence of moisture on technical data of new metal coated hybrid technical textile materials and products.

Structure and Photocatalytic Properties of TiO2-WO3 Composites Prepared by Electrophoretic Deposition

In this work TiO2-WO3 composite films containing different oxide concentrations were prepared by electrophoretic deposition on steel substrates. Composite coating structures were analyzed by X -ray diffraction, Raman spectra and scanning electron microscopy. The results showed an even distribution of WO3 particles in the entire composite layer. Light absorption measurements were used for photocatalytic properties evaluation. It was found that the removal ratio of methylene blue depends on the (TiO2):(WO3) concentration ratio. The most effective photodegradation was determined for the sample that was electrophoretically deposited from the suspension with the molar content ratio n(TiO2):n(WO3) 2:1.

Electrophoretic Nanocrystalline Graphene Film Electrode for Lithium Ion Battery

Graphene sheets were fabricated by electrophoretic deposition method from water suspension of graphene oxide followed by thermal reduction. The formation of nanocrystalline graphene sheets has been confirmed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy. The electrochemical performance of graphene sheets as anode material for lithium ion batteries was evaluated by cycling voltammetry, galvanostatic charge-discharge cycling, and electrochemical impedance spectroscopy. Fabricated graphene sheets exhibited high discharge capacity of about 1120 mAhg−1 and demonstrated good reversibility of lithium intercalation and deintercalation in graphene sheet film with capacity retention over 85 % after 50 cycles. Results show that nanocrystalline graphene sheets prepared by EPD demonstrated a high potential for application as anode material in lithium ion batteries.

Electrodeposition of Nanoporous Nickel Layers Using Inductive Voltage Pulses

We used inductive voltage pulses for electro-deposition of porous nickel thin film onto steel electrode. Short pulses (tp<1 μs) with variable amplitude (to ensure electro- deposition current density in region 124-224 A/dm 2 ) were applied to electrode and resulting coating were analyzed with electrochemical and microscopic methods. At lower current densities only smooth nickel coatings growth, while at higher current densities the bubbles appear and porous layer was formed. Electrochemical impedance spectra of smooth and porous layers are measured in deionized water and in 1M KOH solution. The capacity in equivalent scheme is proportional to electrode surface, and from impedance spectra it is calculated that porous layer has 20 times larger active surface comparing to smooth layer (in KOH solution). From electrochemical measurements it is estimated that more efficient hydrogen evolution reaction occurs on electrode with porous nickel layer obtained at 223 A/dm 2 . It is shown in this work that inductive short pulse method can be used to obtain nano-porous nickel coatings on electrodes for efficient electrolysis cell.