Výzkum katalyzátorů palivových článků pomocí elektrochemické mikroskopie atomárních sil

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. Je proto nutné podrobně popsat degradační proces, což pomůže vyvinout odpovídající strategie potlačení nežádoucích procesů degradace vedoucí k robustnějšímu katodovému katalyzátoru pro PEMFC.

Cílem diplomové práce je charakterizace katalyzátoru pro palivové články připravené metodou magnetronového naprašování pomocí elektrochemické mikroskopie atomárních sil (EC-AFM). EC-AFM umožňuje provádět simulace provozních podmínek palivového článku v elektrochemické cele a současně vizualizovat změny v morfologii katalyzátoru.

Zásady pro vypracování

1. Rešerše literatury.
2. Seznámení s metodou magnetronového naprašování, EC-AFM a funkčními principy palivových článků s polymerní membránou.
3. Příprava tenkých vrstev katalyzátorů magnetronovým naprašováním.
4. Studium morfologie během elektrochemické simulace podmínek palivového článku v elektrochemické cele EC-AFM.
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.