Studium vlivu morfologie tenkovrstvého katalyzátoru na účinnost elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou

Abstract

Název práce: Studium vlivu morfologie tenkovrstvého katalyzátoru na účinnost elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou Autor: Tomáš Hrbek Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí bakalářské práce: prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc., Katedra fyziky povrchů a plazmatu Abstrakt: Předkládaná bakalářská práce se zabývá možností snížení množství vzácných kovů v katalytických vrstvách elektrolyzéru s protonově vodivou mem- bránou (PEM-WE). PEM-WE je významnou součástí vodíkového hospodářství, neboť umožňuje uskladňovat přebytečnou energii z obnovitelných zdrojů v po- době chemické energie. V první části práce byly připraveny a testovány elektroly- zéry s leptanou membránou, což je dosud nepublikovaný postup, vedoucí ke sní- žení množství katalyzátoru. Leptané membrány byly studovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie a následně testovány v reálných provozních podmínkách v elektrolyzérech. Ve druhé části práce byly porovnány Ir a IrO2 jako vhodné ka- talyzátory pro anodu PEM-WE. Jejich výkon byl testován přímo v elektrolyzéru a i v kontrolovaných podmínkách rotační diskové elektrody. Klíčová slova: elektrolyzér, magnetronové naprašování, tenkovrstvý katalyzátor, leptaná membrána PEM, Ir vs. IrO2

Title: Study of the effect of thin film catalyst morphology on efficiency of water electrolyzer with proton conducting membrane Author: Tomáš Hrbek Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc., Department of Surface and Plasma Science Abstract: This bachelor thesis deals with the possibility of reducing the amount of noble metals in catalytic layers of proton exchange water electrolyzer (PEM-WE). The PEM-WE is an important unit of hydrogen economy as it allows storage of excess energy from renewable sources in the form of chemical energy. In the first part, etched membrane electrolyzers were prepared and tested, membrane etching is a previously unpublished procedure leading to a reduction of the amount of catalyst. Etched membranes were studied by scanning electron microscopy and, consequently tested in real working conditions in electrolyzers. In the second part of the work; Ir and IrO2 were compared as catalysts for PEM-WE anode. Their in-cell performance was tested directly in the electrolysers and in controlled condition by rotating disk electrode. Keywords: electrolyzer, magnetron sputtering, thin-layer catalyst, etched mem- brane PEM, Ir vs. IrO2