Svíčkové saze jako nosič katalyzátorů pro palivové články s polymerní membránou

Palivové články s polymerní membránou patří mezi nejslibnější alternativní zdroje čisté energie. Nicméně, navzdory velkému potenciálu PEMFC jsou však stále daleko od komerční realizace, což je dáno především dvěma problémy: výrobními náklady a špatnou životností. Kromě velkého úsilí vynakládaného při hledání levného a účinného katalyzátoru pro PEMFC by dostatečná pozornost měla být také věnována výzkumu nosiče katalyzátoru, protože nosič může výrazně zvýšit efektivitu katalyzátoru. Hlavní požadavky na nosič katalyzátoru v PEMFC je velké specifická plocha pro zvýšení disperze katalyzátoru, vysoká vodivost elektronů pro zajištění toku elektronů z katalyzátoru na kolektor a dobrá dostupnost paliva.

Svíčkové saze, navzdory tomu že jsou známy po staletí, začaly přitahovat obrovskou pozornost vědců teprve nedávno, a to z pohledu slibných aplikací. Díky svému rychlému a jednoduchému způsobu přípravy, nízkým nákladům, vysokému povrchu, dobré vodivosti a hydrofobním vlastnostem jsou saze velmi perspektivním materiálem jako nosiče katalyzátoru v PEMFC. Tato práce bude zaměřena na přípravu a charakterizaci svíčkových sazí jako nosiče katalyzátoru pro PEMFC. Saze budou připravovány přímo z plamene svíčky, na ně bude nanesen katalyzátor pomocí metodou magnetronového naprašování. Morfologie a chemické složení vzorků budou charakterizovány pomocí elektronové mikroskopie (SEM) a fotoelektronové spektroskopie rentgenovského záření (XPS). Měření aktivity bude probíhat v palivovém článku.

Cílem práce je prozkoumat potenciální aplikaci svíčkových sazí v reálném zařízení PEMFC.

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 katalyzátorů magnetronovým naprašováním na saze.
4. Studium morfologie, složení a aktivity připravených vrstev.
5. Zpracování experimentálních dat a sepsání bakalářské práce.

Literatura

1. Handbook of fuel cells: Fundamentals, technology, applications, W. Vielstich, A. Lamm, H.A. Gasteiger, Wiley 2003, ISBN: 978-0-471-49926-8 ISBN:
2. I. Khalakhan et al. Candle soot as efficient support for proton exchange membrane fuel cell catalyst. Fuel cells, 2016, 16, 652-655.
3. M.R. Mulay et al. Candle soot: Journey from a pollutant to a functional material, Carbon, 2019, 144, 684-712.