Školitel: Yevheniia Lobko, Ph.D.
Stav práce: volná
Anotace:
Výkonnost katalytických materiálů v systémech elektrochemické přeměny energie je určována procesy probíhajícími na jejich povrchu a na rozhraní s okolním prostředím. Strukturální a elektronové změny povrchu katalyzátorů za elektrochemických podmínek ovlivňují adsorpční procesy, přenos náboje a reakční mechanismy, a tím určují katalytickou aktivitu a stabilitu materiálů.
Tato doktorská práce bude zaměřena na studium povrchové struktury, elektronových vlastností a interakcí mezi kovovými nanočásticemi přechodných kovů a jejich nosiči. Zvláštní pozornost bude věnována tomu, jak povrchové složení, atomární uspořádání a elektronová struktura ovlivňují adsorpční procesy, reakční mechanismy a stabilitu katalyzátorů za elektrochemických podmínek.
Struktura, morfologie a povrchová chemie nanočástic budou studovány pomocí pokročilých charakterizačních metod. Elektronová mikroskopie (TEM, SEM) bude použita ke stanovení morfologie částic a jejich velikostní distribuce, zatímco rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) poskytne informace o povrchovém složení a elektronových stavech. Další difrakční a spektroskopické metody budou využity k získání strukturních informací o studovaných materiálech. Elektrochemická aktivita a reakční mechanismy budou hodnoceny pomocí měření na rotačním prstencovém diskovém elektrodu (RRDE). Důležitou součástí výzkumu budou také operando a near-operando studie povrchu, zejména pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie, které umožní sledovat změny povrchového složení a elektronových stavů během elektrochemické reakce.
Kombinací elektrochemické analýzy a povrchově citlivých charakterizačních metod se projekt zaměří na objasnění vztahů mezi katalytickou aktivitou, povrchovou strukturou a mezifázovými jevy v nanostrukturovaných katalytických systémech pro technologie přeměny vodíku.
Literatura
• O’Hayre, Ryan P., Suk-Won Cha, Whitney G. Colella, and F. B. Prinz. Fuel Cell Fundamentals. Third edition. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc, 2016. ISNB 978-1-119-11415-4 978-1-119-11420-8.
• Zhang, Jiujun, ed. PEM Fuel Cell Electrocatalysts and Catalyst Layers: Fundamentals and Applications. London: Springer, 2008. ISBN 978-1-84800-935-3.