Bimetalické katalyzátory na bázi Pt pro palivové články s polymerní membránou připravené magnetronovým naprašováním
| Název práce v češtině: | Bimetalické katalyzátory na bázi Pt pro palivové články s polymerní membránou připravené magnetronovým naprašováním |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Pt-based bimetallic catalysts for polymer membrane fuel cells prepared by magnetron sputtering |
| Klíčová slova: | palivový článek s polymerní membránou (PEMFC)|magnetronové naprašování|bimetalické slitiny |
| Klíčová slova anglicky: | proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)|magnetron sputtering|bimetallic alloys |
| Akademický rok vypsání: | 2021/2022 |
| Typ práce: | diplomová 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: | 25.09.2021 |
| Datum zadání: | 04.10.2021 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 13.12.2021 |
| Datum a čas obhajoby: | 08.06.2023 09:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 04.05.2023 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 09.05.2023 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 08.06.2023 |
| Oponenti: | doc. Ing. Martin Paidar, 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, EDX, XPS, EC-cela, stanice s palivovým článkem) 3) Příprava tenkých vrstev bimetalických katalyzátorů magnetronovým naprašováním 4) Studium morfologie, složení a aktivity připravených katalytických vrstev před a po elektrochemické simulaci podmínek palivového článku v elektrochemické cele. 5) Studium katalytických vrstev v palivovém článku. 6) Zpracování experimentálních dat a sepsání diplomové 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) Escudero-Escribano M. et al. Recent advances in bimetallic electrocatalysts for oxygen reduction: design principles, structure-function relations and active phase elucidation. Curr. Opin. Electrochem., 8, 135-146 (2018) |
| Předběžná náplň práce |
| Vodíkové palivové články s polymerní membránou (PEMFCs) patří mezi nejslibnější zdroje čisté energie. Nicméně katodový katalyzátor zůstává slabým místem PEMFCs, což brání jejich komercializaci hlavně kvůli pomalé kinetice reakce redukce kyslíku (ORR) a vysoké ceně platiny, která zůstává jediným stabilním katalyzátorem splňujícím požadavky na katalýzu pro ORR. Bimetalické slitiny na bázi platiny jsou v posledních letech zkoumány jako platná alternativa k čisté platině, protože zvyšují nákladovou efektivitu katalyzátoru. Nicméně, bimetalické slitiny se vyznačují sníženou stabilitou.
V rámci této diplomové práce budou bimetalické katalyzátory různého složení připravovány metodou magnetronového naprašování. Morfologie a chemické složení připravených vzorků budou charakterizovány pomocí elektronové mikroskopie (SEM), fotoelektronové spektroskopie rentgenovského záření (XPS) a energiově disperzní spektroskopie RTG záření (EDS). Měření aktivity bude probíhat jak přímo v palivovém článku, tak i v elektrochemické cele, kde budou provozní podmínky palivového článku simulovány. Katalytická vrstva bude pak zkoumána po elektrochemické simulaci. Cílem práce bude sledovat souvislosti mezi složením, aktivitou a stabilitou katalyzátorů. |