Student: Roman Fiala
Školitel: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Konzultant: Doc. Mgr. Iva Matolínová, Dr.
Stav práce: obhájená
Abstrakt:
Hledání nových zdrojů energie se stéle více zaměřuje na oxidaci vodíku a uhlovodíků v palivových článcích. V poslední době bylo dosaženo velkého pokroku ve vývoji článků s polymerní membránou, např. Nafion. Doposud je považován za jediný vhodný materiál pro přípravu katalytických elektrod platina a slitina Pt-Ru ve formě nanoprášků. Ve snaze o snížení ceny jsou intenzívně hledány další materiály, které by mohly čistou Pt nahradit, případě její obsah snížit. Jednou z cest je využití velmi tenkých platinových vrstev nebo vrstev oxidu ceru dopovaných kovy jako jsou Pt, Sn, Pd a pod. Disertační práce naváže na problematiku řešenou na našem pracovišti v rámci diplomové práce, která je zaměřena na studium katalytických vlastností modelových a nanostrukturních katalyzátorů na bázi CeO2.
V miniaturizované palivovém článku budou extrémně tenké vrstvy Pt (jednotky nm,) nebo vrstvy oxidu ceru dopované platinou a dalšími kovy (desítky nm) naneseny magnetronovým naprašováním na nanostrukturní vrstvy uhlíku. Alternativně budou jako nosiče zkoumány nanoporézní vrstvy oxidů nebo uhlíku. Cílem práce je skloubit měření chemické aktivity katalytických anodových systémů se studiem jejich fyzikálně chemických vlastností. Reaktivita bude měřena v palivových článcích s polymerní membránou (PEMFC – polymer proton exchange fuel cell). Fyzikálně chemické a strukturní vlastnosti budou studovány metodami analýzy povrchů, především fotoelektronovou spektroskopií (XPS), a řádkovací elektronovou mikroskopií (SEM).
Polymer membrane fuel cells (PMFC) are expected to be future power production system for clean and efficient generation of electricity from hydrogen and hydrocarbons. Platinum in pure form or alloyed with other elements is regarded as the only choice so far for high and stable performance. As a consequence fabrication of fuel cells would be expensive. For this reason substantial decrease of Pt loading and research of new low cost anode materials with high activity is necessary. Pt-oxide anode materials such as Pt-RuO2, Pt-SnO2, or Pt-WO3 have been reported. Recently, the anode properties of Pt-CeO2 have been investigated for the development of PMFC.
Non-reactive radio frequency (rf) magnetron sputtering will be used to deposit Pt-(Sn)CeO2 thin films on the carbon and oxide porous supports suitable for the fuel cell tests. Measurements of the catalysts performance will be combined with fundamental studies of the catalytic reaction mechanism.
Literatura
1) Bakalářská práce „Palivový mikročlánek na čipu“, R. Fiala, MFF, KFPP, 2008
2) Nanotechnology in Catalysis, Springer, 2007