Studium vlivu morfologie tenkovrstvého katalyzátoru na účinnost elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou
| Název práce v češtině: | Studium vlivu morfologie tenkovrstvého katalyzátoru na účinnost elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Study of the effect of thin film catalyst morphology on efficiency of water electrolyzer with proton conducting membrane |
| Klíčová slova: | elektrolyzér, magnetronové naprašování, tenkovrstvý katalyzátor, leptaná membrána PEM, Ir vs. IrO2 |
| Klíčová slova anglicky: | electrolyzer, magnetron sputtering, thin-layer catalyst, etched membrane PEM, Ir vs. IrO2 |
| Akademický rok vypsání: | 2018/2019 |
| Typ práce: | bakalářská práce |
| Jazyk práce: | čeština |
| Ústav: | Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP) |
| Vedoucí / školitel: | prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 10.07.2018 |
| Datum zadání: | 10.07.2018 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 18.03.2019 |
| Datum a čas obhajoby: | 25.06.2019 09:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 13.05.2019 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 13.05.2019 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 25.06.2019 |
| Oponenti: | Mgr. Jaroslava Nováková, Ph.D. |
| Konzultanti: | RNDr. Peter Kúš, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1) Bibliografická rešerše.
2) Seznámení se s jednotlivými experimentálními metodami. 3) Příprava série tenkovrstvých katalyzátorů pro PEMWE. 4) Charakterizace připravených vzorků a studium jejich vlastností. 5) Vyhodnocení výsledků. 6) Sepsání bakalářské práce. |
| Seznam odborné literatury |
| 1. M.Carmo, D. L. Fritz, J. Mergel, D. Stolten, International Journal of Hydrogen Energy 38(12) (2013) 4901–4934.
2. C. Rozain, E. Mayousse, N. Guillet, P. Millet, Applied Catalysis B: Environmental 182 (2016) 153–160. 3. Y. Wang, D.Y.C. Leung , J.Xuan, H. Wang, Renewable and Sustainable Energy Reviews 65 (2016) 961–977. 4. M. Eikerling, A. Kulikovsky, Polymer Electrolyte Fuel Cells, Physical Principles of Materials and Operation, Taylor & Francis Group, CRC Press, Boca Raton 2015, ISBN 978-1-4398-5405-1 5. Články v literatuře podle doporučení vedoucího. |
| Předběžná náplň práce |
| Elektrolyzér vody s protonově vodivou membránou (PEMWE) je základním stavebním kamenem vodíkového hospodářství. Umožňuje přeměnu přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů v době vysoké produkce a nízkého odběru na jednoduše uskladnitelnou chemickou energii. Tento proces endotermní reakce lze popsat pomocí rovnice:
2 H2O + elektrická energie -> O2 + 2H2 Produktem je plynný vodík a kyslík, které mohou být později znovu využity v palivovém článku. Vzhledem k tomu, že obě reakce v PEMWE, vznik kyslíku na anodě a vznik vodíku na katodě, jsou katalyzované vzácnými kovy (Pt a Ir), vzniká z pohledu masovější komercializace potřeba minimalizovat jejich obsah. Jednou z možných cest je deponovat katalyzátory ve formě tenkých vrstev, například magnetronovým naprašováním, čímž se výrazně zredukuje jejich množství při relativně akceptovatelném snížení účinnosti článku. Předmětem této bakalářské práce bude zkoumání vztahů mezi morfologií prášených vrstev (tloušťkou, hrubostí, porozitou) a jejich reálnou účinností v PEMWE s cílem najít ideální depoziční parametry. Deponované vrstvy budou zkoumány řadou integrálních, ale i lokálních metod včetně elektronového mikroskopu, atomového silového mikroskopu či energiově disperzního spektroskopu. |