In situ/operando zkoumání katalyzátoru palivových článků s polymerní membránou

• Název práce v češtině: In situ/operando zkoumání katalyzátoru palivových článků s polymerní membránou
• Název v anglickém jazyce: In situ/operando investigation of polymer electrolyte membrane fuel cell catalyst.
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: disertační 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: 07.09.2023
• Datum zadání: 07.09.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 27.09.2023

Zásady pro vypracování

Očekává se, že palivové články s polymerní membránou (PEMFC) budou jedním z pilířů budoucího udržitelného systému zelené energie, kde se předpokládá že spolu s vodními elektrolyzéry, vyhladí přerušování elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů. Avšak kvůli pomalé reakci redukce kyslíku (ORR) zůstává katodový katalyzátor slabinou PEMFC, která brání jeho širokému rozšíření na trhu. Návrh a aplikace katalyzátorů pro palivové články se proto opírají o podrobné experimentální zkoumání fyzikálně-chemických procesů probíhajících při jejich interakci s reaktanty. Úspěšný výzkum však není možný bez tzv. in situ/operando metod, které umožňují hlubší pochopení fyzikálně-chemických a elektrochemických procesů probíhajících v katalytické vrstvě přímo v průběhu sledované reakce.
Cilem této doktorské práce bude využití unikátních in situ/operando experimentálních metod dostupných ve skupině nanomateriálů jako je rotující disková elektroda (RDE), fotoelektronová spektroskopie v tlacích blízkého okolí (NAP-XPS) a elektrochemický mikroskop atomárních sil (EC-AFM) pro pochopení vztahu mezi strukturou katalyzátoru, jeho aktivitou a stabilitou za provozních podmínek. Získané základní znalosti přispějí k vývoji nové vysoce účinné třídy katodových katalyzátorů pro vodíkové palivové články splňující požadavky na efektivitu a stabilitu.

Seznam odborné literatury

[1] Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, Applications. Ed.: E. W. Vielstich, A. Lamm, H.A. Gasteiger. Wiley (2003) ISBN: 978-0-471-49926-8
[2] X. Li, H.-Y. Wang, H. Yang, W. Cai, S. Liu, B. Liu. In situ/operando characterization techniques to probe the electrochemical reactions for energy conversion. Small Methods. 2018, 6, 1700395.