ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Όνοματεπώνυμο Φοιτητή:  Στυλιανός Παπαχαραλάμπους

Α.Μ.:  2021050070

Ημερομηνία Παρουσίασης:  Τετάρτη 23 Σεπτεμβρίου

Ώρα:  14:00

Αίθουσα: Zoom Meeting

https://tuc-gr.zoom.us/j/92476689582?pwd=EdEgqigSEFRSKu2GcRG7PDhqMwtVJd.1

Θέμα ΔE « Σύνθεση και χαρακτηρισμός νέων τροποποιημένων ή/και υποστηλωμένων γραφενίων και αξιολόγησή τους ως υλικά αποθήκευσης υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα. »

Title « Synthesis And Characterization Of New Modified And/Or Supported Graphenes And Their Evaluation As Hydrogen And Carbon Dioxide Storage Materials »

Επιβλέπων:  Δημήτριος Γουρνής, καθηγητής ΧΗΜΗΠΕΡ

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1. Δημήτριος Γουρνής, καθηγητής ΧΗΜΗΠΕΡ

2. Ιωάννης Γεντεκάκης, καθηγητής ΧΗΜΗΠΕΡ

3. Κωνσταντίνος Σπύρου, επίκουρος καθ. ΤΜΕΥ Ιωάννινα

Περίληψη:

Την σημερινή εποχή η ανάπτυξη αποδοτικών υλικών για αποθήκευση ενέργειας και αερίων του θερμοκηπίου αποτελεί επιτακτική ανάγκη. Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στον σχεδιασμό, τη σύνθεση και τον χαρακτηρισμό καινοτόμων νανοδομών άνθρακα. Απώτερος σκοπός της είναι η ανάπτυξη  εξειδικευμένων υλικών για την αποθήκευση υδρογόνου (H₂) και διοξειδίου του άνθρακα (CO₂).

Βάση της έρευνας αποτέλεσε η δημιουργία τρισδιάστατων δικτύων υποστυλωμένου γραφενίου (pillared graphene). Αρχικά ο γραφίτης οξειδώθηκε επιτυχώς σε Οξείδιο του Γραφενίου (GO) μέσω της μεθόδου Staudenmaier. Εν συνεχεία το παραγόμενο υλικό υποβλήθηκε σε διαδικασίες χημικής λειτουργικοποίησης χρησιμοποιώντας αμινοσιλάνια (AEAPTMS, [3-(2-αμινοαιθυλαμινο)προπυλ]τριμεθοξυσιλάνιο και APTES, 3-αμινοπροπυλτριαιθοξυσιλάνιο) καθώς και υποστύλωσης με τα αντίστοιχα οκταμερή ολιγοσιλοξάνιά τους. Τα μόρια αυτά είχαν τον ρόλο των κάθετων στύλων (pillars) ανάμεσα στα δισδιάστατα φύλλα του γραφενίου, γεγονός που  απέτρεπε την κατάρρευσή της δομής τους. Παράλληλα δημιουργούσαν ένα σταθερό, τρισδιάστατο και ιδιαίτερα πορώδες δίκτυο ικανό να φιλοξενήσει μόρια αερίων.

Κρίσιμος παράγοντας κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας αποτέλεσε η μέθοδος ξήρανσης των υλικών, συγκρίνοντας την ξήρανση στον αέρα (Air Drying) με τη μέθοδο της λυοφιλίωσης (Freeze Drying). Επιπλέον ο χαρακτηρισμός των παραγόμενων υλικών με σύγχρονες τεχνικές, επιβεβαίωσε την επιτυχή σύνδεση των σιλανίων και την αύξηση της διαστρωματικής απόστασης.

Ένα από τα σημαντικότερα συμπεράσματα της εργασίας ήταν ότι η τεχνική της λυοφιλίωσης υπερτερεί έναντι της συμβατικής ξήρανσης. Με την εξάχνωση του διαλύτη εμποδίζεται η ανάπτυξη τριχοειδών δυνάμεων και κατ’ επέκταση η επανασυσσωμάτωση (restacking) των υλικών. Ως αποτέλεσμα διατηρείται ακέραιη η πορώδης και τρισδιάστατη αρχιτεκτονική τους εξασφαλίζοντας έτσι μεγαλύτερη διαθέσιμη επιφάνεια. Η δομική αυτή βελτιστοποίηση καθιστά τα υποστυλωμένα γραφένια υποσχόμενους υποψήφιους για ενεργειακές και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Παράλληλα δημιουργείται μια νέα και βιώσιμη λύση στο πρόβλημα της αποθήκευσης αερίων.

Abstract:

Nowadays, the development of efficient materials for energy and greenhouse gas storage is an urgent necessity. The present diploma thesis focuses on the design, synthesis, and characterization of innovative carbon nanostructures. Its ultimate goal is the development of specialized materials for the storage of hydrogen (H₂) and carbon dioxide (CO₂).

The basis of the research was the creation of three-dimensional networks of pillared graphene. Initially, graphite was successfully oxidized to Graphene Oxide (GO) via the Staudenmaier method. Subsequently, the produced material was subjected to chemical functionalization processes using aminosilanes (AEAPTMS, [3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane and APTES, 3-aminopropyltriethoxysilane) as well as pillaring with their corresponding octameric oligosiloxanes. These molecules acted as vertical pillars between the two-dimensional graphene sheets, which prevented the collapse of their structure. Simultaneously, they created a stable, three-dimensional, and highly porous network capable of hosting gas molecules.

A critical factor during the experimental procedure was the drying method of the materials, comparing air drying (A.D) with the freeze-drying (F.D.) method. Furthermore, the characterization of the produced materials with modern techniques confirmed the successful attachment of the silanes and the increase in the interlayer spacing.

One of the most important conclusions of this work was that the freeze-drying technique is superior to conventional drying. Through the sublimation of the solvent, the development of capillary forces and, consequently, the restacking of the materials is prevented. As a result, their porous and three-dimensional architecture remains intact, thus ensuring a larger available surface area. This structural optimization renders pillared graphenes as promising candidates for energy and environmental applications. At the same time, it creates a new and sustainable solution to the problem of gas storage.

ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ

(για Ανάρτηση)

Όνοματεπώνυμο Υποψήφιου ΔΙδάκτορα: Γεωργία Σκινήτη

Α.Μ.:2021057571

Ημερομηνία Παρουσίασης: 09/09/2026

Ώρα: 13:00

Αίθουσα: Κ2.Α7

Zoom link: https://tuc-gr.zoom.us/j/96514546621?pwd=stxk2iLBJorjeCR9LWaeaXALXPhdvj.1

Θέμα Δ.Δ: «Αξιολόγηση βιωσιμότητας από ανθρωπογενείς δραστηριότητες σε παράκτια οικοσυστήματα της Μεσογείου»

Title PhD: «Sustainability assessment of anthropogenic activities in mediterranean coastal ecosystems»

Επιβλέπων: Καθηγητής Θεοχάρης Τσούτσος, Σχολή Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πολυτεχνείο Κρήτης

Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1 Καθηγητής Θεοχάρης Τσούτσος, Πολυτεχνείο Κρήτης

2 Καθηγητής Νικόλαος Νικολαϊδης, Πολυτεχνείο Κρήτης

3 Καθηγητής Ιωάννης Καρακάσσης, Πανεπιστήμιο Κρήτης

4 Καθηγήτρια Δήμητρα Βαγενά, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

5 Επ. Καθηγητής Νικόλαος Διαγγελάκης, Πολυτεχνείο Κρήτης

6 Καθηγήτρια Βασιλική Τσουκαλά, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

7 Επ. Καθηγήτρια Βασιλική Κατσαρδή, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Περίληψη:

Τα παράκτια οικοσυστήματα της Μεσογείου συγκαταλέγονται στα πιο πολύτιμα περιβάλλοντα, τόσο οικολογικά όσο και οικονομικά, ενώ ταυτόχρονα βρίσκονται ανάμεσα στα πιο εκτεθειμένα σε ανθρωπογενείς πιέσεις (1· 2). Τα εξαιρετικά γεωμορφολογικά τους χαρακτηριστικά συντηρούν εξαιρετική βιοποικιλότητα, ακμάζουσες τουριστικές οικονομίες, καθώς και σημαντικό δυναμικό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας -ηλιακή, αιολική και κυματική-, καθιστώντας τα στρατηγικής σημασίας τόσο για τη διατήρηση της φύσης όσο και για την ενεργειακή μετάβαση (3· 4). Ωστόσο, αυτές οι δύο διαστάσεις αξίας δεν είναι πάντα συμβατές μεταξύ τους. Ο μαζικός τουρισμός και οι υποδομές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας επιβάλλουν, η καθεμία, διακριτό οικολογικό και κοινωνικό κόστος, και όταν οι δύο αυτές δραστηριότητες συγκλίνουν στην ίδια παράκτια ζώνη, οι συνδυασμένες επιπτώσεις τους δημιουργούν αθροιστικές πιέσεις τις οποίες τα υφιστάμενα πλαίσια αξιολόγησης μεμονωμένου τομέα αδυνατούν να αντιμετωπίσουν (5).

Η παρούσα διατριβή ανταποκρίνεται σε αυτό το κενό, αναπτύσσοντας ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο αξιολόγησης βιωσιμότητας που εξετάζει τις περιβαλλοντικές, οικονομικές και κοινωνικές διαστάσεις της ανάπτυξης του τουρισμού και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε ευαίσθητες παράκτιες

περιοχές της Μεσογείου, μέσα από τρεις γεωγραφικά συμπληρωματικές μελέτες περίπτωσης στην Ελλάδα. Το πλαίσιο συνδυάζει περιβαλλοντική παρακολούθηση, αξιολόγηση φέρουσας ικανότητας, δυναμική μοντελοποίηση, οικονομική αποτίμηση και ανάλυση κοινωνικής αποδοχής -μεθόδους καλά τεκμηριωμένες, οι οποίες όμως δεν έχουν προηγουμένως συνδυαστεί σε ένα ενιαίο διατομεακό πλαίσιο αξιολόγησης για το μεσογειακό πλαίσιο. Στόχος είναι να αναδειχθεί μια μεταβιβάσιμη προσέγγιση, την οποία θα μπορούν να προσαρμόσουν φορείς διαχείρισης παράκτιων περιοχών, σχεδιαστές και υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής σε ανάλογα πλαίσια σε ολόκληρη την περιοχή.

Abstract:

Mediterranean coastal ecosystems are among the most ecologically and economically valuable environments, yet they are among the most exposed to anthropogenic pressure (1; 2). Their exceptional geomorphological characteristics sustain outstanding biodiversity, thriving tourism economies, and significant renewable energy potential -solar, wind and wave- making them strategically important for both conservation and the energy transition (3; 4). These two dimensions of value, however, are not always compatible. Mass tourism and renewable energy infrastructure, each impose distinct ecological and social costs, and when both activities converge in the same coastal zone, their combined effects produce compounding pressures that existing single-sector assessment frameworks are unable to address (5).

This thesis responds to that gap, by developing an integrated sustainability assessment framework that evaluates the environmental, economic and social dimensions of tourism and renewable energy development in sensitive Mediterranean coastal areas, across three geographically complementary case studies in Greece. The framework brings together environmental monitoring, carrying capacity assessment, dynamic modelling, economic valuation and social acceptance analysis, methods that are well-established but have not previously been combined within a single cross-sectoral assessment structure for the Mediterranean context. The aim is to demonstrate a transferable approach that coastal managers, planners and policymakers can adapt to comparable settings across the region.

References

1. Protocol on Integrated Coastal Zone Management in the Mediterranean. UNEP/MAP. s.l. : Barcelona Convention for the Protection of the Marine Environment and the Coastal Region of the Mediterranean., 4 February 2008, Official Journal of the European Union, Vol. L 34/19.

2. Biodiversity hotspots for conservation priorities. Myers, N., et al. 2000, Nature, Vol. 403, pp. 853-858.

3. EC. The EU Blue Economy Report 2021. . Luxembourg : Publications Office of the European Union, 2021.

4. Climate change and interconnected risks to the Mediterranean region. . Cramer, W., et al. 2018, Nature Climate Change, Vol. 8, pp. 972–980.

5. Necessity to Assess the Sustainability of Sensitive Ecosystems: A Comprehensive Review of Tourism Pressures and the Travel Cost Method. Skarakis, N., et al. 2023, Sustainability, p. 12064.