Student: Švenda Petr
Vedoucí: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Konzultant: Doc. Mgr. Iva Matolínová, Dr.
Stav práce: obhájená
Abstrakt:
Úvod do problematiky nanostrukturních katalyzátorů pro palivové články (ODKAZ)
Metodika fyzikální depozice tenkých vrstev umožňuje přípravu a výrobu palivových článků zcela nového typu. V práci se zaměříme na studium článků, ve kterých jsou katalyticky aktivní vrstvy deponovány přímo na iontově vodivou membránu.
Navrhovaná bakalářská práce bude zaměřena na studium chemických a strukturních vlastností katalytických vrstev Pt-CeOx pomocí pokročilých metod povrchové analýzy a mikroskopie s vysokým rozlišením. Cílem práce bude pochopení vlivu parametrů růstu vrstev na jejich fyzikálně chemické vlastnosti a aktivitu v PEMFC.
Experimentální metody studia budou především fotoelektronová spektroskopie XPS, řádkovací elektronová mikroskopie SEM s chemickou analýzou EDX a řádkovací mikroskopie atomárních sil AFM v kapalinách.
Vrstvy budou připravovány metodou magnetronového naprašování na polymerní membrány (PEM) palivových článků (viz příklad vrstvy pozorované v SEM) aktivované reaktivním plazmatem tak, aby vykazovaly vysoký specifický povrch. V závěru práce bude vrstva vykazující zajímavé vlastnosti studována přímo v palivovém článku.
Zásady pro vypracování:
1. Zvládnutí přípravy tenkých vrstev Pt, jejích slitin a směsných oxidů (Pt, Pt-CeO2, PtCo-CeO2, PtNi-CeO2)metodou magnetronového naprašování.
2. Příprava porézních polymerních membrán (Nafion) pro PEMFC v kyslíkovém plazmatu.
3. Depozice tenkých vrstev katalyzátorů (podle 1.) na membrány (podle 2.).
4. Studium struktury povrchů membrán a katalyzátorů v AFM.
5. Studium aktivity katalyzátorů v palivovém článku.
Literatura:
Matolin, V; Matolinova, I; Vaclavu, M; Khalakhan, I; Vorokhta, M; Fiala, R; Pis, I; Sofer, Z; Poltierova-Vejpravova, J; Mori, T; Potin, V; Yoshikawa, H; Ueda, S; Kobayashi, K, Platinum-Doped CeO2 Thin Film Catalysts Prepared by Magnetron Sputtering, Langmuir, 26, 12824–12831, 2010.
Matolin, V; Cabala, M; Matolinova, I; Skoda, M; Vaclavu, M; Prince, KC; Skala, T; Mori, T; Yoshikawa, H; Yamashita, Y; Ueda, S; Kobayashi, K, Pt and Sn Doped Sputtered CeO2 Electrodes for Fuel Cell Applications, Fuel Cells, 10 (1): 139–144, 2010.
Vaclavu, M; Matolinova, I; Myslivecek, J; Fiala, R; Matolin, V, Anode Material for Hydrogen Polymer Membrane Fuel Cell: Pt–CeO2 RF-Sputtered Thin Films, J. Electrochem. Soc., 156 (8): B938–B942, 2009.
PEM Fuel Cell Diagnostic Tool, edited by Haijiang Wang, CRC Press, 2012.