Bachelor's Thesis

Capturing carbon oxides with adsorbent materials

Final Thesis 2.96 MB

Author of thesis: Oleg Semenov

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jiří Bazala, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ľuboslav Kollár

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the adsorption and desorption behavior of CO2 on zeolite 13X. The adsorption behavior was evaluated indirectly using thermogravimetric and gas analysis methods. The results showed that temperature and exposure conditions affected the adsorption behavior and the amount of desorbed species. Water vapor represented the dominant adsorbed component, while CO2 was also detected during desorption. The work confirmed the suitability of TG–DTA coupled with FTIR and MS for the evaluation of adsorption processes on zeolite materials.

Keywords:

CO2 capture, adsorption, desorption, zeolite 13X, TG–DTA, FTIR, mass spectrometry, exhaust gas.

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval zkušební komisi svou závěrečnou práci a zodpověděl otázky oponenta. Otázky oponenta: 1) Který absorbent je dle vás ten nejvhodnější pro tento koncept zařízení a proč? Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Z naměřených dat vyplývá, že pro adsorbci stačí nejspíše kratší časový úsek než zkoumaných 5 minut. Z grafů desorbce lze naopak vyčíst, že toto trvá podstatně déle. Jak byste to ve svém konceptu zařízení řešil? Hodnocení: Zodpovězeno. 3) Jak velká nádrž na zachycený CO2 by musela být součástí navrženého zařízení? Hodnocení: Zodpovězeno. Následně odpovídal na otázky členů zkušební komise: 1) Jaký je cíl vaší práce? Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Má už firma, s níž jste spolupracoval v plánu na Vaši práci navázat? Hodnocení: Zodpovězeno. 3) Jak by se musel návrh rozšít, aby byl reálně použitelný? Hodnocení: Zodpovězeno.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. (místopředseda)
Ing. Jozef Dlugoš, Ph.D. (člen)
Ing. Lubomír Drápal, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Prokop, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jiří Bazala, Ph.D.

Bakalářská práce pana Olega Semenova se na 57 stranách zabývá inovativní problematikou zachycování oxidů uhlíku ve výfukovém systému automobilů pomocí adsorpčních materiálů. Pan Oleg Semenov přistupoval od začátku k práci mimořádně zodpovědně a proaktivně. Pravidelně se připojoval na týdenní online meetingy, na které měl vždy předem připravené body ke konzultaci. Aktivně se angažoval při hledání možností testování vzorků, přičemž jeho práce a komunikace v této oblasti přesáhla i do oblasti chemie - výborně pak využil možnosti a vstřícnost na chemické fakultě VUT. V rešeršní části student důkladně analyzuje koncept práce na základě vícero možností a druhů adsorbentů, čímž vytvořil kvalitní základ pro experimentální část. Z hlediska metodiky a vlastního přínosu student detailně navrhl design testovacích vzorků a speciálního držáku, který byl následně úspěšně aplikován při experimentech na reálném spalovacím motoru. Cíle zadání byly bezezbytku splněny. Autor na základě výsledků vypracoval finální návrh adsorpčně-desorpčního konceptu, který přesně umístil do schématu výfukového systému automobilu, a zároveň se snažil vyřešit kontinuitu celého cyklického procesu.

Oceňuji celkové vysoké pracovní nasazení studenta, jeho organizační schopnosti a skutečnost, že práce je logicky uspořádaná a kompletně vypracovaná v anglickém jazyce. Jeho práce navíc výborně propojuje spolupráci na firemním projektu mezi Ústavem automobilního a dopravního inženýrství a Fakultou chemickou. Práci jednoznačně doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ľuboslav Kollár

Práce pana Semenova se zabývá možnostmi zachycování CO2 pomocí adsorpce a následné desorpce jakožto způsobu, jak eliminovat emise vypouštěné ze spalovacího motoru do ovzduší. Práce je rozdělena na kratší rešeržní část (23 stran), v níž student popisuje principiální možnosti adsorpce a desorpce včetně metod analýzy účinnosti. V této části sice byly popsány jednotlivé materiály schopné adsorpce CO2na závěr však chybí identifikace nejvhodnějšího materiálu nebo podrobnější celkové srovnání.V druhé části (24 stran) student popisuje zvolenou metodiku měření, přičemž se správně rozhodl nejprve otestovat schopnost adsorbentu zachycovat CO2. Vytvořil pro něj design kontejneru, do kterého přidal adsorbent, a po regeneraci jej nechal po různou dobu absorbovat CO2 ze vzduchu. Z dostupných analýz měření vyplývá, že zvolený adsorbent je schopen měřitelně CO2 zachycovat. Bylo tedy možné přistoupit k měření absorpce CO2 z výfukových spalin před katalytickým konvertorem, což je na str. 29 nepřesně popsáno. Tato malá chyba však nemá na výsledky vliv. Celkové výsledky potvrzují závěry předešlého měření, a tudíž i ověření funkčnosti. Student interpretoval naměřené grafy srozumitelně a správně.Z naměřených dat student navrhl koncept zařízení, které by mohlo být instalováno ve vozidle. Zde se mi líbí koncept dvou paralelních větví, kdy se jedna regeneruje a druhá ve stejný čas adsorbuje. Je jen škoda, že tento koncept nebyl dotažen do většího detailu. Cíle práce byly splněny.Po grafické stránce je práce na dobré úrovni. K vyššímu hodnocení by však přispěly grafy s vyšším rozlišením a také úprava formátování os, kde čáry neprocházejí nulou (Fig. 27, 28 atd.). Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Který absorbent je dle vás ten nejvhodnější pro tento koncept zařízení a proč?
  2. Z naměřených dat vyplývá, že pro adsorbci stačí nejspíše kratší časový úsek než zkoumaných 5 minut. Z grafů desorbce lze naopak vyčíst, že toto trvá podstatně déle. Jak byste to ve svém konceptu zařízení řešil?
  3. Jak velká nádrž na zachycený CO2 by musela být součástí navrženého zařízení?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová