Studium nových katalytických materiálů pro palivové články s polymerní membránou

Abstract

Název práce: Studium nových katalytických materiálů pro palivové články s po- lymerní membránou Autor: Petr Homola Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí diplomové práce: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. Abstrakt: Předložená diplomová práce se zabývá studiem tenkých vrstev na bázi platiny a oxidů ceru za účelem jejich použití v palivových článcích s polymer- ní membránou (PEMFC). Metodou magnetronového naprašování byla připrave- na sada vzorků s odlišným množstvím platiny. Vzorky byly zkoumány metodou rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) a výsledky byly konfrontovány s parametry naprašování. Bylo zjištěno, že chemický stav platiny je závislý na jejím množství v tenkých vrstvách. Čím méně platiny bylo v tenké vrstvě obsaženo, tím méně byl zastoupen stav Pt0 a zastoupení stavů Pt2+ a Pt4+ rostlo. Dále byla pomocí XPS zkoumána teplotní stabilita připravených vrstev v intervalu teplot od pokojové do 250 ◦ C. Metodou infračervené absorpční spektroskopie (IRAS) byla měřena adsorpce oxidu uhelnatého. Byla pozorována rostoucí míra adsorpce na vzorku pravděpodobně související s redukcí platiny za rostoucí teploty. Měření dalších vzorků byla znehodnocena silnou kontaminací karbonyly niklu. Klíčová slova: PEMFC, oxid ceru, magnetronové naprašování, XPS, adsorpce CO

Title: Study of new catalytic materials for proton exchange membrane fuel cells Author: Petr Homola Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. Abstract: Submitted thesis deals with study of thin layers based on platinum and cerium oxides in order to use them in fuel cells with polymer membrane (PEM- FC). A set of samples with different amount of platinum was prepared by means of magnetron sputtering. Samples were investigated by X - ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and results were confronted with sputtering parameters. It was found out that chemical state of platinum is related to its amount in thin layer. The less platinum was contained in thin layer, the less amount of Pt0 state was observed and amounts of Pt2+ and Pt4+ states increased. Furthermore the temperature stability of prepared layers in the interval from room temperature to 250 ◦ C was studied by means of XPS. The adsorption of carbon monoxide was measured by infrared absorption spectroscopy (IRAS). Increasing degree of adsorption on sample probably related to platinum reduction with increased tem- perature was observed. Measurements of other samples were devaluated by strong contamination with nickel carbonyls. Keywords: PEMFC, cerium oxide, magnetron sputtering, XPS, CO adsorption