Příprava a charakterizace bimetalických katalyzátorů na bázi platiny pro palivové články

• Název práce v češtině: Příprava a charakterizace bimetalických katalyzátorů na bázi platiny pro palivové články
• Název v anglickém jazyce: Preparation and characterization of platinum-based bimetallic catalysts for fuel cells
• Klíčová slova: Palivový článek s polymerní membránou – PEMFC, bimetalický katalyzátor na bázi platiny a niklu, aktivita a specifická aktivita palivového článku
• Klíčová slova anglicky: Proton-exchange membrane fuel cell – PEMFC, bimetallic catalyst based on platinum and nickel, activity and specific activity of a fuel cell
• Akademický rok vypsání: 2018/2019
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 13.09.2018
• Datum zadání: 20.09.2018
• Datum potvrzení stud. oddělením: 22.11.2018
• Datum a čas obhajoby: 25.06.2019 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 15.05.2019
• Datum odevzdání tištěné podoby: 15.05.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 25.06.2019
• Oponenti: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Studium doporučené literatury a seznámení se s principy diagnostických metod používaných v laboratoři
2. Seznámení se s metodou přípravy tenkých vrstev a jednotlivými zařízeními, které budou využívány v rámci této práce (SEM, XPS, EC-cela, stanice s palivovým článkem)
3. Příprava tenkých vrstev bimetalických katalyzátorů magnetronovým naprašováním
4. Studium morfologie, složení a aktivity připravených katalytických vrstev
5. Zpracování experimentálních dat a sepsání bakalářské práce

Seznam odborné literatury

[1] Handbook of fuel cells: Fundamentals, technology, applications, W. Vielstich, A. Lamm, H.A. Gasteiger, Wiley (2003), ISBN: 978-0-471-49926-8 ISBN: 978-0-471-49926-8
[2] Greeley, J. et al. Alloys of platinum and early transition metals as oxygen reduction electrocatalysts. Nat. Chem., 1, 552–556 (2009).
[3] Stamenkovic, V. R. et al. Trends in electrocatalysis on extended and nanoscale Pt-bimetallic alloy surfaces. Nat. Mater., 6, 241–247 (2007).

Předběžná náplň práce

Palivové články s polymerní membránou patří mezi nejslibnější alternativní zdroje čisté energie. Nicméně komercializace palivových článků je omezena pomalou kinetikou reakce redukce kyslíku (ORR) běžící na katodě. Další překážkou je vysoká cena platiny, která zůstává jediným katalyzátorem pro ORR splňujícím požadavky na katalýzu a stabilitu. Zatím jednou z nejlepších strategií překonání těchto omezení je dopování platiny jinými kovy. Bimetalické slitiny platiny zvětšují elektrokatalytickou aktivitu vůči ORR a současně snižují cenu katalyzátoru. 
Bakalářská práce bude zaměřena na přípravu bimetalických katalyzátoru Pt-M (M=Co, Ni, Fe) metodou magnetronového naprašování s ohledem na optimalizaci depozičních parametrů a složení katalytických vrstev. Morfologie a chemické složení vzorků budou charakterizovány pomocí elektronové mikroskopie (SEM) a fotoelektronové spektroskopie rentgenovského záření (XPS). Měření aktivity bude probíhat jak přímo v palivovém článku, tak i v elektrochemické cele.

Cílem práce bude sledovat souvislosti mezi morfologií, složením a aktivitou katalytických vrstev.