Školitel: Mgr. Yurii Yakovlev, Ph.D.
Stav práce: volná
Anotace:
Vodíkové palivové články jsou účinným zdrojem energie bez uhlíkové stopy, které díky své všestrannosti je možné využít v mnoha aplikacích. Výkon palivových článků závisí na aktivitě katalyzátorů, složených obvykle z kovů skupiny platiny (PGM). Aby byla tato technologie komerčně životaschopná, mělo by se používání vzácných kovů podstatně snížit. Ačkoli současné katalyzátory s nízkým obsahem PGM vykazují slibný výkon, stále jsou náchylné k deaktivaci nebo otravě nečistotami, které jsou obvykle přítomny ve vodíku a vzduchu. Proto je pro výrobu vysoce spolehlivých palivových článků velmi důležité studium otravy katalyzátorů a vývoj materiálů odolných vůči otravě.
Tato práce bude zaměřena na studium mechanismu otravy na modelových katalyzátorech a na syntézu nanočástic katalyzátoru odolných proti otrávení. Modelové tenkovrstvé katalyzátory budou připraveny technikou magnetronového naprašování. Proces otravy bude na modelových katalyzátorech zkoumán fotoelektronovou spektroskopií ve vyšších tlacích (NAP XPS) a technikami rotační diskové a rotační kroužkové diskové elektrody (RDE / RRDE). Výsledky modelových studií nám umožní najít nejslibnější katalytický materiál, který bude syntetizován ve formě samonosných / nesených nanočástic. Hlubší pochopení mechanismu otravy na modelových systémech s různými strukturami bude zásadní pro návrh katalyzátoru, který pomůže odhalit nejlepší architekturu mezi slitinami, strukturami jádro-plášť a bimetalickými nanočásticemi. Nanočástice katalyzátoru budou připraveny chemickými metodami. Struktura a morfologie syntetizovaných nanočástic bude studována elektronovou mikroskopií SEM / TEM a fotoelektrickou spektroskopií (XPS). Aktivita a výkonnost katalyzátorů v přítomnosti otravných látek bude prováděna v elektrochemickém článku pomocí technik RDE / RRDE. Nakonec budou nanočástice katalyzátoru testovány v palivovém článku.
Hlavním cílem této práce je vytvoření vztahu mezi složením, strukturou a morfologií nanočástic katalyzátoru a jejich dlouhodobým výkonem v přítomnosti pro ně toxických druhů.