Studium tenkovrstvého katalyzátoru pro reverzibilní palivový článek s protonově vodivou membránou
| Název práce v češtině: | Studium tenkovrstvého katalyzátoru pro reverzibilní palivový článek s protonově vodivou membránou |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Study of thin film catalyst for reversible fuel cell with proton-conducting membrane |
| Akademický rok vypsání: | 2021/2022 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP) |
| Vedoucí / školitel: | prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. |
| Řešitel: | |
| 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 PEM-URFC. 4) Charakterizace připravených vzorků a studium jejich vlastností. 5) Vyhodnocení výsledků a sepsání diplomové 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. S.A. Grigoriev, P. Millet, K.A. Dzhus, H. Middleton, T.O. Saetre, V.N. Fateev , International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 5070–5076 3. J. Ge, H. Liu, Journal of Power Sources 142 (2005) 56–69. 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 (PEM-WE) je zařízení, které umožňuje přeměnu přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů v době vysoké produkce a nízkého odběru na uskladnitelnou energii chemickou. Produkty endortemní reakce 2H2O + elektrická energie -> O2 + 2H2 je plynný vodík a kyslík, které mohou být zpětně použity v palivovém článku (PEM-FC) díky spontánní reakci O2 + 2H2 -> 2H2O + elektrická energie. Vzhledem k tomu, že jednotlivé redoxní reakce PEM-WE a PEM-FC jsou katalyzovány vzácnými kovy (Pt v případě PEMFC; Ir, Ru a Pt v případě PEM-WE), vzniká z pohledu masovější komercializace potřeba minimalizovat jejich množství. Ambiciózní myšlenkou je vytvořit hybridní zařízení, reverzibilní palivový článek (PEM-URFC), schopný pracovat v režimu jak elektrolyzéru, tak palivového článku.
Předmětem této diplomové práce bude navázat na předběžné výsledky skupiny EVI v oblasti vývoje tenkovrstvého nanostrukturovaného bifunkčního katalyzátoru Pt-Ir. Pt-Ir vrstvy budou deponované metodou multiterčového magnetrónového naprašování. Následně budou charakterizovány celou škálou analytických metod včetně elektronové skenovací mikroskopie, atomové silové mikroskopie, energiově-disperzní spektroskopie či fotoelektronové spektroskopie. Samotné katalytické vlastnosti vrstev budou zkoumány v plnohodnotné experimentální cele PEM-URFC za reáných operačních podmínek. |