Studium tenkovrstvých katalyzátorů pro reakci vzniku vodíku v elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou
Student: Herman Jaroslav
Vedoucí: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.
Stav práce: zadaná
Anotace:
Elektrolyzér vody s protonově vodivou membránou (PEMWE) je klíčovým zařízením vodíkového hospodářství [1], které ve spojení s obnovitelnými zdroji umožňuje bezemisní výrobu vysoce čistého vodíku. V současné době se na obou elektrodách PEMWE využívá katalyzátorů na báze vzácných kovů. Pro urychlení širší komercializace je nutné řádově snížit jejich množství. Tato diplomová práce si klade za cíl prozkoumat možnosti využití magnetronového naprašování [2] pro depozici tenkovrstvých katalyzátorů pro reakci vzniku vodíku [3] probíhající na katodě PEMWE. Cílem bude připravit, komplexně fyzikálně-chemicky analyzovat a elektrochemicky otestovat sérii nanostrukturovaných tenkých vrstev, kde bude část Pt nahrazena levnější alternativou.
Zásady pro vypracování
1) Bibliografická rešerše.
2) Příprava série nanostrukturovaných tenkovrstvých katodových katalyzátorů pro PEMWE.
3) Realizace komplexní fyzikálně-chemické analýzy připravených katalyzátorů.
4) Sestavení membránově-elektrodových uspořádání a změření jejich účinnosti v elektrochemické cele elektrolyzéru vody.
5) Vyhodnocení výsledků a sepsání diplomové práce.
Seznam odborné literatury
[1] R.T. Liu, Z.L. Xu, F.M. Li, F.Y. Chen, J.Y. Yu, Y. Yan, Y. Chen, B.Y. Xia, Recent advances in proton exchange membrane water electrolysis, Chem Soc Rev. (2023). https://doi.org/10.1039/d2cs00681b.
[2] J. Liang, Q. Liu, T. Li, Y. Luo, S. Lu, X. Shi, F. Zhang, A.M. Asiri, X. Sun, Magnetron sputtering enabled sustainable synthesis of nanomaterials for energy electrocatalysis, Green Chemistry. 23 (2021) 2834–2867. https://doi.org/10.1039/D0GC03994B.
[3] G. Zhao, K. Rui, S.X. Dou, W. Sun, Heterostructures for Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction: A Review, Adv Funct Mater. 28 (2018). https://doi.org/10.1002/adfm.201803291.