|
| |
|
|
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...
|
|
|
High pressure CO and methanol oxidation study over nanopowders Rare Earth Oxides and platinum thin film catalysts
Rednyk, Andrii ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Lykhach, Yaroslava (oponent) ; Šmíd, Břetislav (oponent)
Název práce: Studium oxidace CO a metanolu za vysokého tlaku na katalyzátorech ve formě nanoprášků oxidů kovů vzácných zemin a tenkých vrstev na bázi platiny Autor: Mgr. Andrii Rednyk Katedra / Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí doktorské práce: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. matolin@mbox.troja.mff.cuni.cz Abstrakt: Tato práce se zaměřuje na studium katalytické aktivity oxidů kovů vzácných zemin (REO) ve formě nanoprášků a tenkých vrstev na bázi platiny s využitím mikroreaktoru s vysokotlakou reakční komorou. Nanočástice REO byly připraveny novým přístupem založeným na sol-gelové chemické metodě. Tenkovrstvé vzorky byly připraveny magnetronovým naprašováním. V první části je studována reakce oxidace oxidu uhelnatého (CO oxidation) na REO a na tenkých vrstvách Pt, PtOx. Z připravených nanopráškových oxidů kovů vzácných zemin vykazují velmi dobrou aktivitu oxidy ceru stabilizované aluminou, hlavně z důvodu většího aktivního povrchu.Vrstvy Pt i PtOx deponované na křemíkové podložky vykazuji srovnatelnou aktivitu. Když se jako podložka použije uhlík (grafitová folie nebo uhlíková mezivrstva), aktivita Pt vrstvy poklesne, kdežto PtOx si zachovává vysokou aktivitu. Obsahem druhé části je parní reformace metanolu (SRM) a částečná oxidace metanolu (POM) s katalyzátory na bázi tenkých vrstev s...
|
|
| |
|
|
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...
|
|
|
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.
|
|
| |
|
| |
|
|
"Ab initio" studium rozhraní Cu-Ce-O
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.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.