Zkoumání tenkovrstvého katalyzátoru na bázi Ir(Ox)-Ru(Oy) pro reakci vzniku kyslíku v elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou
| Název práce v češtině: | Zkoumání tenkovrstvého katalyzátoru na bázi Ir(Ox)-Ru(Oy) pro reakci vzniku kyslíku v elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Research of thin-film catalyst based on Ir(Ox)-Ru(Oy) for oxygen evolution reaction in proton exchange membrane water electrolyzer |
| Akademický rok vypsání: | 2017/2018 |
| Typ práce: | projekt |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Peter Kúš, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno vedoucím/školitelem |
| Datum přihlášení: | 15.05.2018 |
| Datum zadání: | 17.05.2018 |
| Zásady pro vypracování |
| Vodný elektrolyzér s protónovo vodivou membránou (PEMWE) je základným stavebným kameňom vodíkového hospodárstva. Umožňuje totiž premenu prebytočnej elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov v čase vysokej produkcie a nízkeho odberu na jednoducho uskladniteľnú energiu chemickú. Deje sa tak prostredníctvom endergonickej elektrochemickej reakcie
2H2O + elektrická energia -> O2 + 2H2 Produktom sú plynný vodík a kyslík, ktoré môžu byť neskôr spätne použité v palivovom článku. Efektivita a účinnost PEMWE je vo veľkej miere daná kinetikou reakcie vzniku kyslíku (oxygen evolution reaction (OER)), tá je typicky katalyzovaná irídiom / irídium oxidom. Najnovšie poznatky však naznačujú, že ruténium resp. jeho oxid môžu byť ešte aktívnejšie. Problémom použitia Ru je však jeho nízka stabilita pri vysokých operačných potenciáloch PEMWE. Možným riešením problému je spojenie vlastností stabilného Ir a aktívnejšieho Ru. V tejto práci sa pokúsime pripraviť nanoštrukturovaný katalyzátor na báze Ir-Ru prostredníctvom multiterčového reaktívneho magnetrónového naprašovania. Touto metódou sme schopní pripraviť zliatiny, ako aj zmesné oxidy dobre definovaného zloženia. Vzniknuté štruktúry budú charakterizované celou paletou lokálnych aj integrálnych metód fyziky povrchu, ako je rastrovací elektrónový mikroskop, atómový silový mikroskop, energiovo disperzná spektriskopia či fotoelektrónová spektroskopia. Samotné katalytické vlastnosti budú skúmané v plnohodnotnej experimentálnej PEMWE celle za skutočných operačných podmienok. |
| Seznam odborné literatury |
| Carmo, M., Fritz, D. L., Mergel, J., & Stolten, D. (2013). A comprehensive review on PEM water electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy, 38(12), 4901–4934. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.01.151 |