Research and development of proton exchange membrane fuel cell stacks

Description in Czech

Vodíkové palivové články s polymerní membránou jsou jedním z řešení snah o nalezení čistého a efektivního zdroje energie, který by vyřešil energetické a ekologické problémy, např. v dopravě. Kritickým problémem je jejich cena spojená s vysokou cenou katalyzátorů, především Pt, a ostatních komponent. Na našem pracovišti se dlouhodobě zabýváme vývojem katalyzátorů s nízkým obsahem platiny a v poslední době bylo dosaženo výsledků, které ukázaly na vysoký aplikační potenciál vyvinuté technologie. Dosavadní výzkumy probíhaly na malých výzkumných celách o aktivní ploše 5 cm2, nicméně pro praktické využití je potřeba přejít k výzkumu a vývoji svazků článků (fuel cell stacks), kde jsou jednotlivé větší cely spojeny do sériových svazků, tj. do baterií. Vývoj savazků ale přináší nové, jak fundamentální, tak aplikační, problémy a výzvy spojené s celkově jinými termodynamickými a elektrochemickými parametry systémů.

Doktorská práce bude zaměřena na přípravu anodových a katodových katalyzátorů o aktivní ploše minimálně 50 cm², vývoj bipolárních desek a koncových stěn, těsnících a distančních struktur a samotné testování svazků článků. Testování bude zaměřeno na studium vlivu teploty a vlhkosti použitých provozních plynů (vodíku a vzduchu), konfigurace kanálů v bipolárních deskách a zátěžového cyklování článků na aktivitu použitých katalyzátorů. Vedle vývoje referenčních palivových článků bude pozornost zaměřena na využití tenkovrstvových katalyzátorů s malým obsahem platiny.

Předpokládané znalosti

Dokončené VŠ studium se zaměřením na fyziku kondenzované fáze.
Práce bude řešena v rámci projektu PaC NG v programu OP VVV

Doporučená literatura

1. PEM Fuel Cell Diagnostic Tool, edited by Haijiang Wang, CRC Press, 2012
2. Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Zhingang Qi, CRC Press 2013