Degradace katalyzátorů palivových článků

Palivové články s polymerní membránou (PEMFC) jsou na pokraji revoluční změny v oblasti elektřiny. Kromě aktivity a ceny je stabilita katalyzátoru jedním z klíčových problémů pro jejich úspěšnou komercializaci. Kvůli korozním podmínkám katody PEMFC je degradace katalyzátoru častým problémem a vede ke zhoršení výkonu palivových článků v průběhu jejich používání. Úplné znalosti o vývoji struktury a složení katalyzátorů v podmínkách provozu palivových článků však zůstávají velmi vzácné.

V rámci této doktorské práce budou katalyzátory připravovány metodou magnetronového naprašování. Simulace provozních podmínek palivového článku bude provedena v elektrochemické cele a chování katalytických vrstev bude zkoumáno in-situ pomocí elektrochemické mikroskopie atomárních sil (EC-AFM) a rotační diskové elektrody (RDE). Pro dodatečnou charakterizaci budou využívány také ex-situ metody elektronových mikroskopií (SEM, TEM), fotoelektronová spektroskopie (XPS) a rentgenová difrakce (XRD). Paralelně budou prováděny experimenty na optické dráze SAXS na synchrotronu Elettra v Itálii s použitím in situ rozptylu na malých úhlech (GISAXS) pomocí speciálně konstruované elektrochemické cele.

Cílem práce bude sledovat souvislosti mezi morfologickou, strukturní a kompoziční degradací katalyzátoru a provozními podmínkami palivových článků. V rámci práce se předpokládá každoročně dvouměsíční pobyt v Itálii na synchrotronu Elettra.

Literatura

1. Proton Exchange Membrane Fuel Cells. Ed.: Zhingang Qi. CRC Press, Boca Raton, 2014, ISBN: 978-1-4665-1370-9
2. Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, Applications. Ed.: E. W. Vielstich, A. Lamm, H.A. Gasteiger. Wiley (2003) ISBN: 978-0-471-49926-8