Studium 3-fázových katalytických vrstev pro polymerní palivové články a elektrolyzéry

Abstract

Název práce: Studium 3-fázových katalytických vrstev pro polymerní palivové články a elektrolyzéry Autor: Šimon Fuka Katedra / Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí diplomové práce: doc. Mgr. Iva Matolínová, Dr., Katedra fyziky povrchů a plazmatu Abstrakt: Diplomová práce se zaměřuje na studium katalytických vrstev pro polymerní palivové články (PEMFC) či elektrolyzéry na bázi směsi platiny a oxidu ceru. Tyto vrstvy jsou připraveny magnetronovým naprašováním a jsou zkoumány jejich vlastnosti v závislosti na depozičních parametrech či na volbě substrátu. Připravené vrstvy Pt-CeOx jsou analyzovány metodami SEM, AFM, XPS a poté testovány jako anoda v palivovém článku. Ukázalo se, že kromě morfologie katalytických vrstev má na výkon PEMFC vliv disperze velmi malých nanočástic katalyzátoru o rozměru 1-2 nm. Většina připravených vzorků vykazovala maximální i maximální specifický výkon výrazně vyšší, než jsou dosud naměřené a publikované hodnoty pro systém Pt-CeOx. Studiem vlastností katalytických vrstev pro anodu tato práce přispívá k pochopení chování palivového článku typu PEMFC a potažmo i k jeho potenciální komercializaci. Klíčová slova: Palivový článek, oxid ceru, platina, katalyzátor, magnetronové naprašování

Title: Study of 3-phase catalytic layers for polymer electrolyte fuel cells and electrolysers Author: Šimon Fuka Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: doc. Mgr. Iva Matolínová, Dr., Department of Surface and Plasma Science Abstract: The diploma thesis focuses on the study of catalytic layers for Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) or electrolyzers based on the mixture of platinum and cerium oxide. These layers are prepared by using magnetron sputtering, their properties are studied depending on the deposition parameters or the choice of the substrate by using SEM, AFM, XPS and then tested as an anode in the fuel cell. In addition to the morphology of the catalytic layers, it has been shown that the dispersion of very small nanoparticles of the catalyst with a size of 1-2 nm has a great effect on PEMFC performance. Most of the prepared samples gave maximal and maximal specific performance much higher than the state of art values published for Pt-CeOx system. By studying properties of the layers used as the anode catalysts, this work contributes to the understanding of PEMFC fuel cell behavior and, consequently, to its potential commercialization. Keywords: Fuel cell, cerium oxide, platinum, catalyst, magnetron sputtering