Studium růstu nanočástic Ni@Pt pro využití v palivových článcích
| Thesis title in Czech: | Studium růstu nanočástic Ni@Pt pro využití v palivových článcích |
|---|---|
| Thesis title in English: | Investigation of growth of Ni@Pt nanoparticles for fuel cell applications |
| Academic year of topic announcement: | 2014/2015 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP) |
| Supervisor: | doc. Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 08.10.2014 |
| Date of assignment: | 08.10.2014 |
| Confirmed by Study dept. on: | 27.11.2014 |
| Opponents: | Martin Dubau, Ph.D. |
| Advisors: | prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. |
| Guidelines |
| 1) Depozice nanostrukturních slitin Pt-Ni o různé tloušťce a stechiometrii metodou magnetronového naprašování.
2) Depozice nanočástic Pt dopovaných Ni o různé velikosti a struktuře. 3) Studium vlivu obsahu iontů Ni(n+) v elektrolytu na tvar částic. 4) Studium katalytické aktivity vrstev na katodě palivového článku s polymerní membránou v závislosti na jejich složení a morfologii. 5) Vyhodnocení výsledků a rámci možností popis mechanizmu reakcí. |
| References |
| [1] Na Tian et al., Science, 316 (2007) 732.
[2] C Cui et al., Nature Materials, 12 (2013) j AUGUST 2013. [3] C. Chen et al, Science Express, (2014) doi: 10.1126/science.1249061. [4] PEM Fuel Cell Diagnostic Tool, edited by Haijiang Wang, CRC Press, 2012. [5] Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Zhingang Qi, CRC Press 2013. |
| Preliminary scope of work |
| Palivové články s polymerní membránou (proton exchange membrane fuel cells PEMFC) se vyznačují provozem při nízké teplotě a nízkou hmotností, a proto jsou vhodné především pro mobilní aplikace, jako jsou auta na vodíkový pohon a zdroje k mobilním elektronickým systémům. Srdcem PEMFC je katalyzátor, který rozkládá palivo na protony a elektrony (anoda). Na našem pracovišti systematicky pracujeme na vývoji nových typů katalyzátorů s nízkým obsahem vzácných kovů a vysokou aktivitou.
V současné době je výzkum podporován především Evropským projektem "Design of Thin-Film Nanocatalysts for On-Chip Fuel Cell Technology" a projektem GAČR. Pro testování článků je naše pracoviště vybaveno špičkovými testovacími stanicemi s dálkovým ovládáním, které jsou v ČR unikátní. V posledních letech bylo publikováno několik článků v prestižních časopisech [1-3] ukazujících na možnost přípravy nanočástic Pt a M@Pt, kde M značí kovový dopant, které se vyznačují silně strukturovanými povrchy tvořenými vysokoindexovými rovinami s vysokou reaktivitu. Tyto částice jsou připravovány elektrochemickou depozicí a na jejich tvarování se podílí procesy depozice atomů z elektrolytu a současné vymývání iontů z některých částí povrchu. Spekuluje se o tom, že stability termodynamicky obecně nevýhodných rovin je dosaženo zabudováváním atomů M do povrchové struktury Pt. Ve skupině povrchů jsme pozorovali pomocí řádkovacího elektronového mikroskopu růst nanočástic (M@)Pt unikátních tvarů ve špičkovém zařízení elektrochemického mikroskopu atomárních sil (AFM) a následně navrhli metodu depozice částic na uhlíkové nosiče katalyzátorů pro palivové články. V rámci práce bude řešitel pracovat na dalším vývoji metody elektrochemického růstu částic s cílem dosáhnout parametrů (hustota, velikost) umožňujících využití částic při přípravě katalyzátorů pro PEMFC. Pozornost bude věnována pochopení mechanizmu růstu a role atomů M ve strukturách M@Pt. http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=213 |
| Preliminary scope of work in English |
| http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=213 |