Studium stability bimetalických katalyzátorů palivových článků

Anglický název: Investigation of the stability of bimetallic fuel cell catalysts

Vedoucí: Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.

Anotace

Očekává se, že palivové články s polymerní membránou (PEMFC) se stanou hlavním zdrojem energie pro širokou škálu zařízení, od přenosné elektroniky až po vozidla. Navzdory velkému potenciálu jsou však PEMFC stále daleko od komerční realizace, což je způsobeno především dvěma problémy: výrobními náklady a špatnou životností. Stabilita katalyzátoru je tedy jednou z klíčových otázek, které zaslouží pozornost. Kvůli korozivním podmínkám katody PEMFC (vysoké potenciály a nízké pH) je degradace katalyzátoru nevyhnutelná a má za následek zhoršení výkonu palivových článků. Taková korozní degradace katalyzátorů palivových článků během jejich provozu je složitým jevem zahrnujícím více procesů, jako je rozpuštění katalyzátoru, Ostwald ripening, koalescence, koroze uhlíkoveho nosiče.

V rámci této práce budou bimetalické katalyzátory připravovány metodou magnetronového naprašování. Simulace provozních podmínek palivového článku bude provedena v elektrochemické cele. Katalytická vrstva bude zkoumána před a po elektrochemické simulaci metodami mikroskopií (AFM, SEM, TEM), fotoelektronové spektroskopie (XPS) ) a energiově disperzní spektroskopie RTG záření (EDS). Zvláštní pozornost bude věnována různým provozním režimům palivových článků.

Cílem práce bude sledovat morfologickou a kompoziční stabilitu katalyzátoru za různých provozních podmínek palivového článku.

Zásady pro vypracování

  1. Rešerše literatury.
  2. Seznámení s metodou přípravy tenkých vrstev a jednotlivými zařízeními, které budou využívány v rámci této práce.
  3. Příprava tenkých vrstev bimetalických katalyzátorů magnetronovým naprašováním.
  4. Studium morfologie a složení připravených vrstev před a po elektrochemické simulaci podmínek palivového článku v elektrochemické cele.
  5. Zpracování experimentálních dat a sepsání diplomové práce.

Literatura

  1. Polymer Electrolyte Fuel Cell Degradation, M. Mench, E. C. Kumbur, T. N. Veziroglu, Elsevier, 2012, ISBN: 978-0-12-386936-4 
  2. I. Khalakhan et al. In situ electrochemical AFM monitoring of the potential-dependent deterioration of platinum catalyst during potentiodynamic cycling. Ultramicroscopy, 2018, 187, 64–70.

 

Toto téma v SIS