Vliv depozičních parametrů při magnetronovém naprašování na vlastnosti iridiových katalytických vrstev
Student: Dzuba Dávid
Vedoucí: RNDr. Tomáš Hrbek, Ph.D.
Stav práce: zadaná
Anotace:
Zásady pro vypracování
1. Studium literatury
2. Seznámit se s principem fungování PEM-WE
3. Seznámit se s metodami magnetronového naprašování, SEM, AFM, XPS a se základy elektrochemického testování katalyzátorů
4. Připravit tenké vrstvy iridia pomocí magnetronového naprašování s různými depozičními parametry (koncentrace kyslíku, úhel při naprašování apod.) a charakterizovat je pomocí dostupných metod
5. Vyhodnotit výsledky
6. Napsat bakalářskou práci
Seznam odborné literatury
[1] W. Li, H. Tian, L. Ma, Y. Wang, X. Liu, X. Gao, Low-temperature water electrolysis: fundamentals, progress, and new strategies, Mater Adv 3 (2022) 5598–5644. https://doi.org/10.1039/D2MA00185C.
[2] S. Pan, Y. Ye, C. Zhang, X. Chen, X. Wang, C. Liu, H. Li, B. Tian, F. Wang, Z. Kou, A Review of Designing Hierarchical Structure Within Membrane Electrode Assembly for Water Electrolyzer, Advanced Science (2025). https://doi.org/10.1002/advs.202510546.
Upoutávka
Elektrolyzér vody s protonově vodivou membránou (PEM-WE) je základní součástí vodíkového hospodářství. Jedná se o elektrochemické zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na chemickou prostřednictvím rozkladu vody na vodík a kyslík. Taková přeměna je důležitá zejména v kontextu využívání nestálých obnovitelných zdrojů, jako jsou slunce a vítr.
PEM-WE se oproti jiným typům elektrolyzérů vyznačují vysokou účinností, kompaktností a čistotou vznikajícího vodíku. Představují moderní technologii s významným průmyslovým potenciálem. Jejich hlavním problémem je nutnost využívat vzácné kovy jako katalyzátory, typicky iridium na anodě a platinu na katodě. Jedním z hlavních výzkumných směrů je proto snižování množství použitých vzácných kovů při zachování vysokého výkonu.
V rámci Skupiny nanomateriálů na Katedře fyziky povrchů a plazmatu (KFPP) se tento problém řeší využitím magnetronového naprašování pro přípravu tenkých vrstev iridia. Dosavadní výsledky naznačují, že přítomnost kyslíku v pracovní komoře a úhel při naprašování mohou mít zásadní vliv na výsledné fyzikálně-chemické i elektrochemické vlastnosti takto připravených vrstev.
Tato bakalářská práce si klade za cíl prozkoumat vliv depozičních parametrů (koncentrace kyslíku, úhel při naprašování apod.) v naprašovací komoře při depozici iridia na morfologii, chemické složení a elektrochemický výkon připravených vrstev. K charakterizaci budou použity metody analýzy povrchů, zahrnující rentgenovou fotoelektronovou spektroskopii (XPS), skenovací elektronovou mikroskopii (SEM) a mikroskopii atomárních sil (AFM), spolu s elektrochemickým testováním v rotační diskové elektrodě (RDE) i v samotném PEM-WE.