Školitel: Mykhailo Vorokhta, Ph.D.
Stav práce: volná
Anotace:
Očekává se, že palivové články s protonovou membránou (PEMFC) napájené vodíkem se v blízké budoucnosti stanou čistým zdrojem elektrické energie pro vozidla. Doposud hlavní překážkou komercializace palivových článků je vysoká cena platiny, která je nejúčinnějším katalyzátorem pro PEMFC na katodové i anodové straně. Hledání nových materiálů schopných nahradit platinu nebo alespoň snížit její množství v palivovém článku je v současné době velmi intenzivní. Nejjednodušším způsobem, jak vyvinout nový katalyzátor pro PEMFC, je pochopit procesy probíhající na jeho povrchu během provozu. Proto je použití technik in situ/operando, které poskytují cenné informace o vrstvě katalyzátoru za provozních podmínek, velmi důležité. Vysokotlaká rentgenová fotoelektronová spektroskopie (NAP-XPS) je metoda, která umožňuje chemické zkoumání vrstev katalyzátoru v přítomnosti plynů za vysoké teploty, poskytuje informace o oxidačním stavu atomů katalyzátoru a reakčních meziproduktech, které se objevují na povrchu. Na základě těchto informací lze najít způsob, jak vyvinout účinný a levný katalyzátor.
Tato disertační práce se zaměří na materiály mnohem levnější než čistá platina, nicméně relevantní pro aplikace v PEMFC. Katalyzátory na bázi ceria dopovaného drahými kovy (Pt, Au, Pd…), které představují slibné vysoce aktivní anodové katalyzátory, budou studovány pomocí NAP-XPS. Pro katodovou stranu budou zváženy a prozkoumány různé bimetalické a trimetalické katalyzátory na bázi platiny. Spolu s technikou NAP-XPS je v této práci plánováno využít další výkonné charakterizační techniky povrchové fyziky, jako je nízkoenergetická elektronová difrakce (LEED), skenovací tunelovací mikroskopie (STM) a fotoelektronová spektroskopie synchrotronového záření (SRPES).