Štúdium tenkovrstvových katalyzátorov pre reverzibilný vodíkový palivový článok s protónovo-vodivou membránou

1877c-Kus-URFC.png

Anglický název: Study of thin film catalysts for reversible hydrogen fuel cell with proton-exchange membrane

Vedoucí: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.

Anotace

Vodný elektrolyzér s protónovo vodivou membránou (PEM-WE) je základným stavebným kameňom vodíkového hospodárstva. Umožňuje totiž premenu prebytočnej elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov v čase vysokej produkcie a nízkeho odberu na jednoducho uskladniteľnú energiu chemickú. Deje sa tak prostredníctvom endergonickej elektrochemickej reakcie 2H2O + elektrická energia → O2 + 2H2. Produktami sú plynný vodík a kyslík, ktoré môžu byť neskôr spätne použité v palivovom článku (PEM-FC) v spontánnej reakcii O2 + 2H2 → 2H2O + elektrická energia.

Vzhľadom na to, že jednotlivé redoxné reakcie PEM-WE a PEM-FC sú katalyzované vzácnymi kovmi (Pt v prípade PEMFC; Ir, Ru a Pt v prípade PEM-WE), vzniká z pohľadu masovejšej komercializácie potreba minimalizovať ich obsah. Ambicióznou myšlienkou je vytvoriť hybridné zariadenie, reverzibilný palivový článok (PEM-URFC), schopný operovať v režime jak elektrolyzéru, tak palivového článku. Predmetom tejto diplomovej práce bude nadviazať na predbežné výsledky skupiny v oblasti vývoja tenkovrstvového nanoštrukturovaného bifunkčného Pt-Ir katalyzátoru. Pt-Ir vrstvy budú deponované metódou multiterčového magnetrónového naprašovania. Následne budú analyzované celou škálou analytických metód vrátane elektrónovej mikroskopie, atómovej silovej mikroskopie, energiovo-disperznej spektroskopie, či fotoelektrónovej spektroskopie. Samotné katalytické vlastnosti vrstiev budú skúmané predovšetkým pomocou rotačnej diskovej elektródy, ako aj v experimentálnej PEM-URFC cele za skutočných operačných podmienok.

Zásady pro vypracování

  1. Bibliografická rešerš.
  2. Zoznámenie sa s jednotlivými experimentálnymi metódami.
  3. Príprava série tenkovrstvových katalyzátorov pre PEM-URFC.
  4. Charakterizácia pripravených vzoriek a štúdium ich vlastností.
  5. Vyhodnotenie výsledkov.
  6. Spísanie diplomovej práce.

Literatura

  1. M. Braun, Magnetron Sputtering Technique, Handb. Manuf. Eng. Technol., Springer (2015) 2929–2957. doi:10.1007/978-1-4471-4670-4_28.
  2. Paul B, Andrews J. PEM unitised reversible/regenerative hydrogen fuel cell systems: State of the art and technical challenges. Renew Sustain Energy Rev 2017; 79:585–99. doi:10.1016/j.rser.2017.05.112.

 

Toto téma v SIS