Studium tenkovrstvových katalyzátorů pro redukci kyslíku na katodách palivových článků s polymerní membránou
| Thesis title in Czech: | Studium tenkovrstvových katalyzátorů pro redukci kyslíku na katodách palivových článků s polymerní membránou |
|---|---|
| Thesis title in English: | Study of thin film catalysts for oxygen reduction reaction on proton exchange membrane fule cell cathode |
| Key words: | palivový článek, otrava metanolem, naprašované katalytické vrstvy |
| English key words: | fuel cell, methanol poisoning, sputtered catalytic layer |
| Academic year of topic announcement: | 2015/2016 |
| Thesis type: | diploma 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: | 10.11.2015 |
| Date of assignment: | 19.11.2015 |
| Confirmed by Study dept. on: | 20.01.2016 |
| Date and time of defence: | 08.06.2017 00:00 |
| Date of electronic submission: | 12.05.2017 |
| Date of submission of printed version: | 12.05.2017 |
| Date of proceeded defence: | 08.06.2017 |
| Opponents: | RNDr. Michal Václavů, Ph.D. |
| Advisors: | Mgr. Roman Fiala, Ph.D. |
| Guidelines |
| 1. Seznámení se s dosavadními výsledky a experimentálním zařízením.
2. Výběr a příprava vhodných nanoporézních nosičů vrstev. 3. Příprava vrstev katalyzátorů magnetronovým naprašováním s obsahem Pt nižším než 200 ug Pt/cm2. 4. Studium parametrů článků metodami elektrochemické analýzy pro různé typy vrstev a použitých membrán. 5. Vyhodnocení výsledků. |
| References |
| 1. Polymer Electrolyte Fuel Cell, editor A. A. Franco, Pan Standford Publishing, Singapore 2013.
2. Experimental studies of a direct methanol fuel cell, Jiabin Ge, Hongtan Liu, Journal of Power Sources 142 (2005) 56–69. 3. Polymer Electrolyte Fuel Cell, editor M. Eikerling a A. Kulikovsky, CRC Press, New York 2015. 4. Odborné články podle doporučení vedoucího. |
| Preliminary scope of work |
| Redukce kyslíku (oxygen reduction reaction – ORR) je reakce probíhající na katodách palivových článků s polymerní membránou (PEMFC). Průběh a efektivita ORR ovlivňují zásadní měrou efektivitu celého článku a na výrobu katodových katalyzátorů připadá hlavní část spotřeby platiny, nebo jejich slitin. Proto katodové katalyzátory představují nejnákladnější položku ve výrobě PEMFC.
V práci se řešitelka zaměří na přípravu tenkých vrstev katalyzátorů připravených magnetronovým naprašováním s obsahem Pt nižším než 200 ug Pt/cm2. Vedle čisté Pt bude studovat i její slitiny s dalšími kovy jako např. Ni a Co, případně i tzv. bezplatinové katalyzátory, pokud se v průběhu řešení práce objeví nový perspektivní materiál. Cílem práce bude využít pro katalyzátory i vhodné mikro a nano porézní nosiče s vysokým povrchem a elektronovou a iontovou vodivostí zajišťující vyšší efektivitu aktivní fáze. Z vybraných kombinací katalyzátor-nosič dále připravit s využitím vhodného typu polymerní membrány sestavy MEA (membrane electrode assembly) pro testování v palivových článcích. Testování katalyzátorů bude probíhat na pokročilých experimentálních testovacích stanicích jak pro vodíkové tak pro metanolové články, které umožňují nastavovat prakticky všechny důležité provozní parametry v širokém rozsahu a tím získávat informace o mechanizmu reakcí, faktorech omezující efektivitu a životnost MEA a provádět elektrochemické a impedanční analýzy k určení vlastností katalyzátorů. Cílem práce bude na základě testů vytipovat nejvhodnější řešení MEA s tenkovrstvovými katalyzátory pro ORR s malým obsahem Pt z hlediska specifického výkonu (W/mg Pt) a provést materiálové, strukturní a elektrochemické analýzy těchto materiálů. http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dipl-abs.php?id=709 |
| Preliminary scope of work in English |
| http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dipl-abs.php?id=709 |