|
|
Studium 3-fázových katalytických vrstev pro polymerní palivové články a elektrolyzéry
Fuka, Šimon ; Matolínová, Iva (vedoucí práce) ; Khalakhan, Ivan (oponent)
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
|
|
|
Studium tenkovrstvových katalyzátorů pro anody přímých metanolových palivových článků
Fusek, Lukáš ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Nováková, Jaroslava (oponent)
Náplní této práce je studium katalytických vrstev pro anody přímých methanolových palivových článků připravených novou metodou využívající magnetronové naprašování. Byly využity jak vlastní, tak komerční nosiče vrstev. Studium vlastností připravených vrstev probíhalo přímo v palivovém článku s využitím metod elektrochemické analýzy. Jednalo se o elektrochemickou impedanční spektroskopii a cyklickou voltametrii, pomocí nichž byly zkoumány vodivostní vlastnosti vrstvy, aktivita katalyzátoru či odolnost vůči otravě uhlíkovými zbytky. Dále bylo využito voltampérových charakteristik ke studiu výkonu a difúzních vlastností studovaných vrstev. K porovnání sloužil referenční článek složený z komerčně vyráběných elektrod.
|
|
|
Electron microscopy study of nanostructured thin film catalysts for micro-fuel cell application
Lavková, Jaroslava ; Matolínová, Iva (vedoucí práce) ; Ruterana, Pierre (oponent) ; Šubrt, Jan (oponent)
Předložená dizertační práce se zabývá studiem nových katalyzátorů na bázi kov-oxid vhodných pro použití v palivových článcích na straně anody. Platinou dopovaný oxid ceru připravený magnetronovým naprašováním ve formě tenkých vrstev na uhlíkových mezivrstvách nesených křemíkovým substrátem byl zkoumán prostřednictvím mikroskopických a spektroskopických metod. Vliv složení uhlíkového nosiče (a-C a CNx filmy), depozičního času CeOx vrstvy a dalších depozičních parametrů, např. depoziční rychlosti, složení pracovní atmosféry a Pt koncentrace na morfologii Pt-CeOx vrstev byl studován převážně pomocí transmisní elektronové mikroskopie (TEM). Získané výsledky ukazují, že vhodnou kombinací depozičních podmínek jsme schopni vyladit výslednou morfologii a kompozici katalyzátoru. Složení uhlíkových filmů a Pt-CeOx vrstev bylo studováno spektroskopickými technikami - energiově-disperzní spektroskopií (EDX), spektroskopií charakteristických ztrát elektronů (EELS) a rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (XPS). Takto připravené porézní struktury vrstev Pt-CeOx jsou slibným katalytickým materiálem na straně anody pro reálné aplikace v palivových článcích. Klíčové slova: cer oxid, platina, palivové články, magnetronové naprašování, transmisní elektronový mikroskop
|
|
|
Low Platinum Content Thin Film Catalysts for Hydrogen Proton Exchange Membrane Fuel Cells
Václavů, Michal ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Bystroň, Tomáš (oponent) ; Neitzel, Armin (oponent)
V práci je demonstrována účinnost nových typů katalyzátorů pro anodu vodíkových palivových článků s polymerní membránou na bázi Pt-CeO2 a Pt-Sn-CeO2, připravených pomocí magnetronového naprašování, které umožňují dosáhnout výrazného snížení obsahu platiny v anodovém katalyzátoru. Tento způsob přípravy umožňuje dosáhnout velké koncentrace platiny v iontovém stavu, zejména Pt2+ , která je dávána do souvislosti s vysokou aktivitou katalyzátoru. Je studován vliv nosiče katalyzátoru na výkon, dále je studována stabilita v prostředí palivového článku pomocí modelového systému. Byla studována interakce katalytických vrstev s vodíkem ve vakuu a za atmosférického tlaku, zvýšené teploty a vlhkosti. Byla potvrzena stabilita platiny v iontovém stavu i za podmínek panujících v palivovém článku. V další části práce je studována možnost snížení obsahu platiny na katodě s využitím naprašovaných katalyzátorů na bázi Pt-Co a Pt-Ni. Je ukázáno, že naprašovaný slitinový katalyzátor umožňuje zvýšit hmotnostně specifickou aktivitu více než dvakrát a byly vymezeny podmínky přípravy, které umožňují toto zvýšení.
|
|
|
Výroba, tepelné zpracování a charakterizace tenkých vrstev slitin NiTi
Svatuška, Michal ; Vokoun, David (vedoucí práce) ; Dlouhý, Antonín (oponent) ; Novák, Pavel (oponent)
Slitiny NiTi s přibližně ekviatomárním chemickým složením jsou nej- studovanější a nejvíce prakticky využívané materiály ze skupiny slitin s tvarovou pamětí (SMA). Slitina NiTi má termoelastickou martensitickou transformaci (MT), na které jsou založené její dvě nejvýznamnější vlastnosti: tvarová pamět' a su- perelasticita. Tenké filmy slitin NiTi o tloušt'kách od stovek nm po jednotky µm mají široké uplatnění hlavně v mikroelektromechanických systémech (MEMS). Dizertační práce se zabývá výrobou tenkých filmů NiTi nanášením na křemíkové substráty pomocí dvou technik - magnetronového naprašování a pulzní laserové depozice (PLD), vyšetřováním jejich mikrostruktury pomocí rentgenové difrakce, tepelným zpracováním amorfních NiTi filmů a ověřením MT pomocí rezistome- trie. Kromě toho jsou studovány termomechanické vlastnosti systému NiTi- polyimid (NiTi-PI), zejména závislost poloměru křivosti dvojvrstvy NiTi-PI na teplotě. 1
|
|
|
Preparation and Characterization of Porous Cerium Oxide/Carbon Bilayers on Silion Substrates
Dubau, Martin ; Matolínová, Iva (vedoucí práce) ; Jiříček, Petr (oponent) ; Píš, Igor (oponent)
Předložená doktorská práce pojednává o porézních dvojvrstvách ceroxid/uhlík na křemíku. V této souvislosti jsou zkoumány amorfní uhlíkové vrstvy (a-C) a dusíkem modifikované amorfní uhlíkové vrstvy (CNx). Je studován vliv různých parametrů při přípravě ceroxidových vrstev na morfologii finálních dvojvrstev ceroxid/uhlík. Byla nalezena korelace mezi morfologií dvojvrstvy a stechiometrií ceroxidové vrstvy prostřednictvím XPS. Dále je prezentována studie ohledně chemického složení uhlíkových vrstev pomocí různých spektroskopických metod. Bylo zjištěno, že chemické složení připravených uhlíkových vrstev silně zavisí na parametrech přípravy a ovlivnuje jejích chování při leptání v kyslíkovém plazmatu respektive při depozici ceroxidu.
|
|
|
Příprava nanokompozitních tenkých vrstev
Kratochvíl, Jiří ; Kylián, Ondřej (vedoucí práce) ; Straňák, Vítězslav (oponent)
Nanokompozitní tenké vrstvy mohou najít uplatnění zejména ve fotovoltaice, optice, při výrobě senzorů či v biolékařských aplikacích. Tato práce se zabývá výrobou a charakterizací vrstev kovové nanočástice-polymer, které mají přímé uplatnění jednak díky svým optickým vlastnostem (např. povrchem zesílená Ramanova spektroskopie), jednak díky svému antibakteriálnímu účinku (biomedicína). Kovové nanočástice jsme vyráběli jednak pomocí magnetronového naprašování (ostrůvkový růst), jednak pomocí plynových agregačních nanočásticových zdrojů, čímž jsme dostali nanočástice s velmi rozdílnou morfologií. Jako materiál pro nanočástice jsme zvolili stříbro zejména kvůli jeho antibakteriálním účinkům. Jako matrici jsme použili naprašovaný Nylon a PTFE (polytetrafluoroethylen), tedy dva polymery s výrazně odlišnou chemickou strukturou a s ní související rozdílnou povrchovou energií. Nejdříve jsme srovnali růst obou typů nanočástic na podkladových vrstvách naprašovaného Nylonu a PTFE. Dále jsme srovnávali vlastnosti nanokompozitů polymer-Ag-polymer také pro oba typy kovových nanočástic a pro obě matrice. Vlastnosti jsme určovali zejména s ohledem na stabilitu ve vodě (antibakteriální povrchy), při zvýšené teplotě (možnost sterilizace zahřátím) a stabilitu na vzduchu (uskladnění). Nakonec byly provedeny testy, které měly za...
|
|
|
Low Platinum Content Thin Film Catalysts for Hydrogen Proton Exchange Membrane Fuel Cells
Václavů, Michal ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce)
V práci je demonstrována účinnost nových typů katalyzátorů pro anodu vodíkových palivových článků s polymerní membránou na bázi Pt-CeO2 a Pt-Sn-CeO2, připravených pomocí magnetronového naprašování, které umožňují dosáhnout výrazného snížení obsahu platiny v anodovém katalyzátoru. Tento způsob přípravy umožňuje dosáhnout velké koncentrace platiny v iontovém stavu, zejména Pt2+ , která je dávána do souvislosti s vysokou aktivitou katalyzátoru. Je studován vliv nosiče katalyzátoru na výkon, dále je studována stabilita v prostředí palivového článku pomocí modelového systému. Byla studována interakce katalytických vrstev s vodíkem ve vakuu a za atmosférického tlaku, zvýšené teploty a vlhkosti. Byla potvrzena stabilita platiny v iontovém stavu i za podmínek panujících v palivovém článku. V další části práce je studována možnost snížení obsahu platiny na katodě s využitím naprašovaných katalyzátorů na bázi Pt-Co a Pt-Ni. Je ukázáno, že naprašovaný slitinový katalyzátor umožňuje zvýšit hmotnostně specifickou aktivitu více než dvakrát a byly vymezeny podmínky přípravy, které umožňují toto zvýšení.
|
|
|
Investigation of defects in thin metallic films
Hruška, Petr ; Čížek, Jakub (vedoucí práce)
V předkládané práci byly studovány tenké Mg vrstvy připravené pomocí RF magnetronového naprašování. Pozitronová anihilační spektroskopie s laditelnou energií (VEPAS) byla použita při studiu defektů v Mg vrstvách. VEPAS byla doplněna skenovací elektronovou mikroskopií a difrakcí rentgenového záření za účelem určení velikosti zrn, fázového složení a textury. Byl zkoumán vliv různé rychlosti depozice, teploty depozice, žíhání, odlišných substrátů a tloušt'ky vrstev na množství defektů v Mg vrstvách. Studium defektů pomocí VEPAS ukázalo, že ve zkoumaných Mg vrstvách jsou pozitrony zachýtávány v misfit dislokacích a vakanci podobných defektech v okolí hranic zrn a že jejich množství může být sníženo depozicí za zvýšené teploty. 1
|
|
|
Studium defektů v tenkých kovových vrstvách
Hruška, Petr ; Čížek, Jakub (vedoucí práce) ; Bulíř, Jiří (oponent)
V předkládané práci byly studovány tenké Mg vrstvy připravené pomocí RF magnetronového naprašování. Pozitronová anihilační spektroskopie s laditelnou energií (VEPAS) byla použita při studiu defektů v Mg vrstvách. VEPAS byla doplněna skenovací elektronovou mikroskopií a difrakcí rentgenového záření za účelem určení velikosti zrn, fázového složení a textury. Byl zkoumán vliv různé rychlosti depozice, teploty depozice, žíhání, odlišných substrátů a tloušt'ky vrstev na množství defektů v Mg vrstvách. Studium defektů pomocí VEPAS ukázalo, že ve zkoumaných Mg vrstvách jsou pozitrony zachýtávány v misfit dislokacích a vakanci podobných defektech v okolí hranic zrn a že jejich množství může být sníženo depozicí za zvýšené teploty. 1
|
host ::
RSS.