Studium tenkých vrstev pro vodíkové palivové články

• Thesis title in Czech: Studium tenkých vrstev pro vodíkové palivové články
• Thesis title in English: Investigation of thin films for hydrogen fuel cells
• Key words: DMFC, PEM, MEA, prášená katalytická vrstva
• English key words: DMFC, PEM, MEA, sputtered catalyst layer
• Academic year of topic announcement: 2014/2015
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Supervisor: prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 10.09.2014
• Date of assignment: 06.10.2014
• Confirmed by Study dept. on: 27.11.2014
• Date and time of defence: 23.06.2015 00:00
• Date of electronic submission: 20.05.2015
• Date of submission of printed version: 27.05.2015
• Date of proceeded defence: 23.06.2015
• Opponents: Mgr. Jaroslava Nováková, Ph.D.

Guidelines

1) Depozice tenkých vrstev slitin Pt-Co o různé tloušťce a stechiometrii metodou magnetronového naprašování.
2) Depozice tenkých vrstev slitin Pt-Ni o různé tloušťce a stechiometrii metodou magnetronového naprašování.
3) Studium morfologie vrstev v řádkovacím elektronovém mikroskopu.
4) Studium katalytické aktivity vrstev na katodě palivového článku s polymerní membránou v závislosti na jejich složení a morfologii.
5) Vyhodnocení výsledků a v rámci možností popis mechanizmu reakcí.

References

1. PEM Fuel Cell Diagnostic Tool, edited by Haijiang Wang, CRC Press, 2012.
2. Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Zhingang Qi, CRC Press 2013.

Preliminary scope of work

Úvod do problematiky:
Alternativní zdroje energie zaznamenávají během posledních let veliký rozvoj. Nárůst výroby solární a větrné energie ale přináší i mnoho problémů vzhledem velmi omezeným možnostem regulace těchto zdrojů. Výroba elektrické energie z vodíku pomocí palivových článků představuje nový ekologický zdroj energie, který lze úspěšně využít v kombinaci s elektrolyzéry i pro uchovávání přebytků elektrické energie v procesu v procesu elektřina-vodík-elektřina.
Palivové články s polymerní membránou (proton exchange membrane fuel cells PEMFC) se vyznačují provozem při nízké teplotě a nízkou hmotností, a proto jsou vhodné především pro mobilní aplikace, jako jsou auta na vodíkový pohon a zdroje k mobilním elektronickým systémům.
Srdcem PEMFC je katalyzátor, který rozkládá palivo na protony a elektrony (anoda). Na našem pracovišti jsme vyvinuli zcela nové typy katalyzátorů chráněné několika zahraničními patenty, které v podobě nanostrukturních tenkých vrstev deponujeme magnetronovým naprašováním na nanoporézní uhlíkové nosiče (uhlíkové nanotrubky nebo porézní vrstvy). Podrobnosti o nových materiálech lze najít např na iFORUM UK http://iforum.cuni.cz/IFORUM-14134.html V současné době je výzkum podporován především Evropským projektem "Design of Thin-Film Nanocatalysts for On-Chip Fuel Cell Technology" a projektem GAČR.
Pro testování článků je naše pracoviště vybaveno špičkovými testovacími stanicemi s dálkovým ovládáním, které jsou v ČR unikátní.

Anotace:
Metodika fyzikální depozice tenkých vrstev umožňuje přípravu a výrobu palivových článků zcela nového typu. V práci se zaměříme na studium článků, ve kterých jsou katalyticky aktivní vrstvy deponovány přímo na iontově vodivou membránu.
Navrhovaná bakalářská práce bude zaměřena na přípravu nanostrukturních katalytických vrstev Pt-Ni(Co) a studium jejich aktivity v PEMFC.

Použité experimentální metody studia budou především magnetronové naprašování s využitím aktivního kyslíkového plazmatu a studium aktivity v testovacích stanicích PEMFC. Práce bude úzce propojena s komplementárními studiemi probíhajícími u našich zahraničních partnerů.

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=202

Preliminary scope of work in English

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=202