Controllable synthesis, treatment and characterization of anodes for Direct Formic Acid Fuell Cell

Abstract

Název práce: Kontrolovaná syntéza, úprava a charakterizace anod pro palivový článek na kyselině mravenčí Autor: Mgr. Igor Bieloshapka Katedra / Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu, Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze Vedoucí doktorské práce: Ing. Petr Jiříček, CSc., Fyzikální ústav Akademie věd České republiky, sekce fyziky pevných látek, oddělení optických materiálů Abstrakt: V této disertační práci na anody pro palivový článek s kyselinou mravenčí (DFAFCs) byly naneseny katalyzátory pomoci magnetronového naprašování. Jako slibné nosiče byly studovány polyanilin, uhlíkova tkanina, oxidu grafenu (GO) a redukovaný oxid grafenu (RGO). Rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM) byly použity pro výzkum rozdílů struktury různým způsobem připravených katalyzátorů a jejich nosiču . Zastoupení prvků a jejich chemické stavy na površích anod byly analyzovány metodou fotoelektronové spektroskopie (XPS). Připravené vzorky anod byly zkoumány s pomocí zkonstruované testovací stanice pro palivové články s kyselinou mravenčí. Pro dodatečne měření charakteristyk anod byl aplikován potenciostat. Chemické a termické metody byly použity pro aktivaci katalyzátoru. Zlepšená katalytická aktivita byla pozorována při použití každé z výše uvedených metod z důvodu...

Title: Controllable synthesis, treatment, and characterization of anodes for Direct Formic Acid Fuel Cell Author: Igor Bieloshapka Department: Surface and Plasma Science, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University Supervisor of the doctoral thesis: Ing. Petr Jiříček, CSc., Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Division of Solid State Physics, Department of Optical Materials Abstract: This doctoral thesis concerns the preparation of anodes with Pd-based catalysts. Anodes were deposited on a support surface with magnetron sputtering. The prepared samples were tested in a direct formic acid fuel cell (DFAFC) station. Polyaniline, graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (RGO) have been additionally investigated as promising support material for polymer membrane fuel cells (FCs). A scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM) were used to observe the morphological differences between the prepared samples. Elemental composition and chemical states on the anode part were studied through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that the power density of the prepared anodes with 3 nm of palladium thickness is lower only by 30% in comparison with chemically prepared catalysts. The highest power density results were achieved for the...