|
|
"Ab initio" study of Cu-Ce-O interface
Szabová, Lucie ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Chvoj, Zdeněk (oponent)
"Ab initio" studium rozhraní Cu-Ce-O Abstrakt: Předložená práce zkoumá prostřednictvím metody DFT+U strukturální a elektronické vlastnosti modelového systému Cu/CeO2, důležitého pro heterogenní katalýzu. Zejména je zkoumána interakce mezi měděnými nanočásticemi na površích CeO2. Systémy jsou modelované pomocí rozhraní Cu(111)/CeO2(111) a adsorpce měděného atomu na povrchu CeO2. V práci je ukázáno, že v přítomnosti mědi ať už v podobě adatomu, tenké vrstvy nebo tlusté vrstvy dochází v důsledku přenosu náboje z kovu do oxidu k redukci cerových iontů. Redukce oxidů ceru hraje při katalýze významnou roli, proto z předpovědi redukce očekáváme, že Cu/CeO2 systémy budou mít důležité aplikace v katalytických technologiích.
|
|
|
Study of cerium oxide thin films for biosensing applications
Kosto, Yuliia ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Feyer, Vitaliy (oponent) ; Williams, Federico José (oponent)
Název práce: Studium tenkých vrstev oxidu ceru pro biosenzorické aplikace Autor: Yuliia Kosto Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí disertační práce: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. Abstrakt: Prezentovaná vědecká práce probíhala ve dvou hlavních směrech. Prvním z nich je zkoumání vazby jednoduchých biomolekul (glycin a sarkosin) na modelových vrstvach oxidu ceru povrchovými technikami: fotoelektronovou spektroskopií a absorpční rentgenovou spektroskopií v blízkosti hrany. Byla studována adsorpční chemie a tepelná stabilita molekul na oxidech v závislosti na oxidačním stavu kationů ceru, morfologii vrstev a na způsobu depozice molekul. Ukázalo se, že kyslíkové vakance v oxidu ovlivňují adsorpční geometrii glycinu a stimulují rozklad molekuly. Morfologie polykrystalického oxidu vykazovala stabilizační účinek na adsorbované vrstvě glycinu. Sarkosin deponovaný ve vakuu vytvořil hustě uspořádanou adsorbovanou vrstvu s molekulami směřujícími ven. Zajímavou skutečností plynoucí z naměřených výsledků je fakt, že molekulární vrstva nanesená z vodného roztoku, na rozdíl od depozice ve vakuu, indukuje kontinuální redukci oxidu ceru během tepelného žíhání. Druhým směrem této práce je studium polykrystalických tenkých vrstev oxidu ceru jako elekrody pro elektrochemickou a elektrochemiluminiscenční...
|
|
|
Thin-film catalysts for proton exchange membrane water electrolyzers and unitized regenerative fuel cells
Kúš, Peter ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce)
Predkladná dizertačná práca spadá do oblasti vodíkového hospodárstva a elektrochemického ukladania elektrickej energie. Konkrétne, skúma možnosti využitia magnetronového naprašovania pre depozíciu účínných tenkovrstvových anódových katalyzátorov s nízkym obsahom vzácnych kovov pre elektrolyzéry vody a regeneratívne palivové články s polymérnou membránou (PEM- WE a PEM-URFC). Motivácia výskumu je daná nutnosťou znížiť cenu týchto elektrochemických zariadení pred ich masovým prienikom na trh. Realizovalo sa množstvo experimentov dávajúcich do súvisu reálne zmeranú účinnosť v elektrochemickej cele s rôznym umiestnením tenkovrstvového katalyzátoru v rámci geometrie membrána-elektródového usporiadania, s rôznym zložením vysoko poréznej podvrstvy, či s rôznou chemickou štruktúrou samotného katalyzátoru. Široká paleta experimentálnych metód, ako napríklad elektrochemická impedančná spektroskopia, skenovacia elektrónová mikroskopia, či fotoelektrónová spektroskopia nám umožnili popísať komplexné fyzikálno-chemické javy zodpovedné za rôzne účinnosti v cele. Následujúca systematická optimalizácia viedla k príprave unikátneho PEM-WE anódového tenkovrstvového irídiového katalyzátoru s hrúbkou len 50 nm, neseného na optimalizovanej TiC podvrstve, ktorý bol výkonnostne zhodný s bežnými katalyzátormi, využívajúcimi...
|
|
|
Vývoj vodíkových palivových článků
Maixner, Václav ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Marek, Jaromír (oponent)
Palivové články jsou populárním zdrojem elektrické energie, ale potýkají se s prob- lémem vodní rovnováhy. Pro zkoumání vlivu zvlhčení na Nafionu podobných mem- bránách jsme sestrojili a otestovali aparaturu pro měření elektrochemické impedanční spektroskopie ve vlhkostní komoře. Pomocí této aparatury lze měřit vliv vlhkosti na protonově vodivé membrány za dobře definovaných podmínek, díky čemuž o nich lze získat více informací. V rámci práce jsme také měřili leptané membrány. Zjistili jsme, že měření leptaných membrán způsobuje degradaci pozlacených měděných elektrod. Tato degradace je důsledkem povrchové úpravy těchto membrán a odhadujeme, že její původ je ve tvorbě radikálu po leptání. 1
|
|
|
Studium vlivu morfologie tenkovrstvého katalyzátoru na účinnost elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou
Hrbek, Tomáš ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Nováková, Jaroslava (oponent)
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
|
|
|
Study of CO and N2 Interaction with Anode Catalysts of Proton-Exchange Membrane Fuel Cells
Fusek, Lukáš ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Mysliveček, Josef (oponent)
Otrava katalyzátoru představuje jeden z klíčových problémů bránících komerčnímu rozšíření palivových článků. V rámci této práce je studován vliv otravy katalyzátoru oxidem uhelnatým a také ředění vodíkového paliva dusíkem na výkon palivových článků s nízkým obsahem platiny. Katalyzátory byly připravovány pomocí magnetronového naprašování, přímou depozicí na membránu žíhanou plazmatem. Slitiny s různým poměrem platiny a ruthenia byly použity ke zvýšení odolnosti vůči otravě. Bylo ukázáno, že přítomnost dusíku má minimální vliv na chod palivového článku. Naopak i malé koncentrace oxidu uhelnatého způsobují výrazný pokles výkonové hustoty. Nejlepší odolnost vůči otravě vykazovaly slitiny platiny a ruthenia v atomárním poměru 2:1 a 1:1.
|
|
|
Thin-film catalysts for proton exchange membrane water electrolyzers and unitized regenerative fuel cells
Kúš, Peter ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce)
Predkladná dizertačná práca spadá do oblasti vodíkového hospodárstva a elektrochemického ukladania elektrickej energie. Konkrétne, skúma možnosti využitia magnetronového naprašovania pre depozíciu účínných tenkovrstvových anódových katalyzátorov s nízkym obsahom vzácnych kovov pre elektrolyzéry vody a regeneratívne palivové články s polymérnou membránou (PEM- WE a PEM-URFC). Motivácia výskumu je daná nutnosťou znížiť cenu týchto elektrochemických zariadení pred ich masovým prienikom na trh. Realizovalo sa množstvo experimentov dávajúcich do súvisu reálne zmeranú účinnosť v elektrochemickej cele s rôznym umiestnením tenkovrstvového katalyzátoru v rámci geometrie membrána-elektródového usporiadania, s rôznym zložením vysoko poréznej podvrstvy, či s rôznou chemickou štruktúrou samotného katalyzátoru. Široká paleta experimentálnych metód, ako napríklad elektrochemická impedančná spektroskopia, skenovacia elektrónová mikroskopia, či fotoelektrónová spektroskopia nám umožnili popísať komplexné fyzikálno-chemické javy zodpovedné za rôzne účinnosti v cele. Následujúca systematická optimalizácia viedla k príprave unikátneho PEM-WE anódového tenkovrstvového irídiového katalyzátoru s hrúbkou len 50 nm, neseného na optimalizovanej TiC podvrstve, ktorý bol výkonnostne zhodný s bežnými katalyzátormi, využívajúcimi...
|
|
|
Thin-film catalysts for proton exchange membrane water electrolyzers and unitized regenerative fuel cells
Kúš, Peter ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Napporn, Teko Wilhelmin (oponent) ; Plecenik, Tomáš (oponent)
Predkladná dizertačná práca spadá do oblasti vodíkového hospodárstva a elektrochemického ukladania elektrickej energie. Konkrétne, skúma možnosti využitia magnetronového naprašovania pre depozíciu účínných tenkovrstvových anódových katalyzátorov s nízkym obsahom vzácnych kovov pre elektrolyzéry vody a regeneratívne palivové články s polymérnou membránou (PEM- WE a PEM-URFC). Motivácia výskumu je daná nutnosťou znížiť cenu týchto elektrochemických zariadení pred ich masovým prienikom na trh. Realizovalo sa množstvo experimentov dávajúcich do súvisu reálne zmeranú účinnosť v elektrochemickej cele s rôznym umiestnením tenkovrstvového katalyzátoru v rámci geometrie membrána-elektródového usporiadania, s rôznym zložením vysoko poréznej podvrstvy, či s rôznou chemickou štruktúrou samotného katalyzátoru. Široká paleta experimentálnych metód, ako napríklad elektrochemická impedančná spektroskopia, skenovacia elektrónová mikroskopia, či fotoelektrónová spektroskopia nám umožnili popísať komplexné fyzikálno-chemické javy zodpovedné za rôzne účinnosti v cele. Následujúca systematická optimalizácia viedla k príprave unikátneho PEM-WE anódového tenkovrstvového irídiového katalyzátoru s hrúbkou len 50 nm, neseného na optimalizovanej TiC podvrstve, ktorý bol výkonnostne zhodný s bežnými katalyzátormi, využívajúcimi...
|
|
|
Investigation of new catalysts for polymer membrane fuel cells
Fiala, Roman ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Bystroň, Tomáš (oponent) ; Napporn, Teko Wilhelmin (oponent)
Palivové články jsou slibným alternativním zdrojem elektrické energie. I přes výrazné zlepšení, které bylo dosaženo výzkumem v posledních desetiletích, tech- nologie ještě není připravena pro široké komerční využití. Katalyzátor palivových článků (FC) by měl být stále zkoumán kvůli skutečnosti, že jediným spolehlivým funkčním katalyzátorem je platina, ušlechtilý a drahý kov, což znemožňuje ma- sové použití této technologie. V této práci je prezentován výzkum platinového katalyzátoru dopovaného oxidem ceričitým a jeho modifikace připravované mag- netronovým naprašováním, což je technika fyzikální depozice. Katalyzátor byl studován za použití standardních technik povrchové analýzy (PES, SEM, AFM, XANES) a elektrochemického měření (CV, PEIS). Hlavní část práce popisuje analýzy katalyzátoru přímo v palivových článcích pomocí individuálně navržené testovací stanice. Vzhledem k vysoké hustotě energie (PD) asi 1 W cm−2 a podstatně vyššímu specifickému výkonu na gram platiny (SP) 1,6 kW mg−1 ve srovnání s komerčním referenčním katalyzátorem Pt-Ru / Pt-C a navíc díky rela- tivně dlouhé stabilitě, byl naprašovaný katalyzátor na bázi oxidu ceričitého dopo- vaný platinou shledán jako vhodný katalyzátor pro PEM FC. Navíc byla ukázána možná náhrada Pt a CeO2 jinými prvky. Vedle těchto výsledků byl prezentován návrh...
|
|
|
Studium tenkovrstvových katalyzátorů pro redukci kyslíku na katodách palivových článků s polymerní membránou
Komárková, Zuzana ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Václavů, Michal (oponent)
V této práci prezentujeme výzkum vlivu crossoveru metanolu, který výrazně snižuje výkon v DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) a navíc způsobuje otravu na katodě. Odolnost katodového katalyzátoru je studována pomocí vystavení katodového katalyzátoru metanolovým parám. Během měření byla pozorována částečná regenerativní schopnost katalyzátoru po expozici metanolovými parami. Testován byl jak komerčně vyráběný katalyzátor tak námi připravené tenké vrstvy Pt, PtCo a PtRu pomocí magnetronového naprašování. Získané výsledky ukazují, že použití PtCo na katodové straně článku, je rozumným kompromisem mezi čis- tou Pt, která vykazuje nejvyšší výkon, a PtRu, která je odolná na otravu meta- nolem. Nahrazení ruthenia kobaltem je navíc výhodné i z ekonomického hlediska. V dalším výzkumu bychom se rádi zaměřili na ověření pozitivního vlivu PtCo v katalytických vrstvách připravených standardními postupy. 1
|
host ::
RSS.