Studium termomechanických a elektrických vlastností polymerních elektrolytických membrán

• Název práce v češtině: Studium termomechanických a elektrických vlastností polymerních elektrolytických membrán
• Název v anglickém jazyce: Study of thermomechanic and electrical properties of polymer electrolyte membranes
• Klíčová slova: palivový článek, polymerní elektrolytická membrána
• Klíčová slova anglicky: fuel cell, polymer electrolyte membrane
• Akademický rok vypsání: 2010/2011
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Ivan Krakovský, CSc.
• Datum odevzdání tištěné podoby: 30.04.2012

Zásady pro vypracování

1. Studium odborné literatury, týkající se fyziky a chemie procesů v polymerních membránách.
2. Studium experimentálních metod, které budou využívány během práce
3. Experimentální studium dodaných materiálů nebo počítačové modelování procesů v prostředí MATLAB
4. Vyhodnocení výsledků

Seznam odborné literatury

[1] J. Larminie and A. Dicks. Fuel Cell Systems Explained. John Wiley & Sons Ltd, 2nd edition, 2003
[2] Česká vodíková platforma http://www.hytep.cz/
[3] C. Spiel. PEM fuel cell modeling and simulation using Matlab. Academic Press 2008

Předběžná náplň práce

Moderní trendy ekologického získávání a skladování elektrické energie jsou spojeny s tzv.vodíkovými technologiemi. Perspektivní způsob výroby elektrické energie se realizuje v tzv. vodíkových palivových článcích. Základní komponentou tohoto článku je polymerní elektrolytická membrána. Nejužívanější membrány tohoto typu jsou Nafion (firma Dupont, USA, viz. http://www2.dupont.com/FuelCells/en_US/products/nafion.htm) a nebo Ralex (firma MEGA a.s., CZ, viz http://www.mega.cz/heterogenni-iontomenicove-membrany-ralex.html).

Cílem práce je stanovit termomechanické a elektrické vlastnosti některé z výše uvedených polymerních membrán v souvislosti s jejich konkrétní molekulární strukturou.
Jde především o:
1. změnu mechanických a elektrických vlastností se změnou teploty při dlouhodobém provozu
2. změnu molekulární struktury na teplotě a na čase
3. stabilitu měřených vlastností při změně prostředí (koncentrace vlhkosti, vodíku kyslíku, vzduchu apod.) a termodynamickou analýzu zjištěných závislostí, především pak vlivu vlhkosti a teploty na elektrickou vodivost
4. matematickou formulaci naměřených závislostí

Podle zájmu studenta je možné zvolit charakter práce (experimentální studium nebo teoretický popis)

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Modern trends of ecological electric energy production and storage are related to so called hydrogen technology. A perspective method of the production of electric energy is realized in hydrogen fuel cells. Polymer electrolyte membrane represents a basic component of the hydrogen fuel cell. The most used membranes of this kind are, for example, Nafion (Dupont, USA, cf. http://www2.dupont.com/FuelCells/en_US/products/nafion.htm) or Ralex (MEGA, Czech Republic http://www.mega.cz/heterogenni-iontomenicove-membrany-ralex.html).

The goal of the work consists in determination of thermo-mechanical and electrical properties of some of the membrane materials mentioned above in relation to its molecular structure, in particular:
1. Change of mechanical and electrical properties with change of temperature during long time operation,
2. Change of molecular structure with temperature and time,
3. Stability of the properties investigated with changes in ambient (humidity, concentrations of hydrogen and oxygen, etc.) and thermodynamical analysis of the results obtained,
4. Mathematical description of the relations determined.

Type of the research work can be chosen according to the student interests (mainly experimental or theoretical).