Zkoumání naprašovaných tenkovrstvých elektrokatalyzátorů pro vznik kyslíku v alkalickém prostředí a vlivu jejich strukturních a elektronických vlastností na katalytický výkon

Vodní elektrolyzér (WE) je elektrochemický článek, který přeměňuje elektrickou energii na chemickou pomocí endergonické reakce 2H₂O + elektrická energie -> O₂ + 2H₂. Přeměna elektřiny na jinou formu energie a její následné skladování je velmi důležitým tématem v kontextu využívání obnovitelných, ale nestálých zdrojů energie (např. slunce a vítr).

Elektrolyzéry vody s anexovou membránou představují zásadní krok v budování vodíkové ekonomiky, protože kombinují výhody alkalických elektrolyzérů (neušlechtilé katalyzátory) a elektrolyzérů vody s protonově vodivou membránou (vysoká účinnost, variabilita, kompaktní design). Nalezení dostatečně aktivního, stabilního a neušlechtilého katalyzátoru pro anodovou a katodovou stranu AEM-WE je jedním z hlavních cílů jejich výzkumu.
Slitiny Ni-Fe/Ni-Co atd. prokázaly pozoruhodný výkon pro vzniku kyslíku na anodě, dokonce i v čisté vodě – mnoho katalyzátorů pracuje pouze v elektrolytu KOH. Přesné pochopení fungování katalyzátorů na bázi Ni, Co a Fe však stále chybí.

Cílem této disertační práce je navázat na perspektivní výsledky skupiny Nanomateriálů, především v oblasti nových katalyzátorů pro reakci vzniku kyslíku. Budou studovány magnetronově naprašované tenkovrstvé katalyzátory, typicky se strukturou Ni,Co,Fe/porézní podvrstva. Důraz bude kladen na závislost stability a aktivity na morfologii a hustotě defektů. Budou připraveny vrstvy různého složení a morfologie s cílem identifikovat ideální strukturální parametry z hlediska aktivity i stability. K dispozici bude široký arzenál analytických metod, od elektrochemického testování přes rentgenovou fotoelektronovou spektroskopii až po elektronovou mikroskopii. Velký důraz bude kladen na operando varianty těchto metod.