Studium nových anodových materiálů pro metanolové polymerní palivové články

Student: Roman Fiala
Vedoucí: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Stav práce: obhájená

Abstrakt:

Hledání nových zdrojů energie se stéle více zaměřuje na konverzi uhlovodíků na vodík pro napájení palivových článků. V poslední době bylo dosaženo velkého pokroku ve vývoji článků s polymerní membránou, např. Nafion. Doposud je považován za jediný vhodný materiál pro přípravu anody platina a slitina Pt-Ru ve formě nanoprášků. Ve snaze o snížení ceny jsou intenzívně hledány další materiály, které by mohly čistou Pt nahradit, případě její obsah snížit. Jednou z cest je využití velmi tenkých platinových vrstev a nebo vrstev oxidu ceru dopovaných kovy jako jsou Pt, Sn, Pd a pod. Diplomová práce naváže na problematiku řešenou na našem pracovišti, která je zaměřena na studium katalytických vlastností modelových a nanostrukturních katalyzátorů na bázi CeO₂.

V miniaturizované palivovém článku budou extrémně tenké vrstvy Pt (jednotky nm,) nebo vrstvy oxidu ceru dopované platinou*) a dalšími kovy (desítky nm) naneseny magnetronovým naprašováním na nanostrukturní vrstvy uhlíku. Alternativně budou jako nosiče zkoumány nanoporézní vrstvy oxidů nebo uhlíku. Cílem práce je skloubit měření chemické aktivity katalytických anodových systémů se studiem jejich fyzikálně chemických vlastností. Reaktivita bude měřena v prototypu mikroreaktoru s polymerní membránou (PEMFC – polymer proton exchange fuel cell). Fyzikálně chemické a strukturní vlastnosti budou studovány metodami analýzy povrchů, především fotoelektronovou spektroskopií (XPS), a řádkovací elektronovou mikroskopií (SEM).

*) materiál chráněný česko-japonským patentem, 2007

Dílčí úkoly:
1. příprava nanostrukturních uhlíkových nosičů
2. vysokofrekvenční magnetronové naprašování vrstev oxidu ceru
3. stejnosměrné magnetronové naprašování vrstev Pt
4. Studium strukturních a fyzikálně-chemických vlastností vrstev (XPS, SEM)
5. Měření I-V charakteristik článků

Literatura
1) Bakalářská práce „Palivový mikročlánek na čipu“, R. Fiala, MFF, KFPP, 2008.
2) Nanotechnology in Catalysis, Springer, 2007.