|
9:00
|
Bc.
Nela
Adamová
|
M2
|
doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D.
|
Optimalizace nosné elektrody na bázi Ni pro články s pevnými oxidy
|
detail
Optimalizace nosné elektrody na bázi Ni pro články s pevnými oxidy
Vodíkové technologie představují jeden z perspektivních směrů v energetické sféře. Jednu z vodíkových technologií reprezentují vysokoteplotní články s pevnými oxidy (SOC). SOC jsou schopné vratné přeměny energie. V případě elektrolytických článků dochází k přeměně elektrické energie na energii chemickou, naopak v režimu palivového článku dochází k opačné přeměně. Provozní teplota SOC se zpravidla pohybuje kolem 800 °C, což umožnuje rychlou kinetiku reakcí, na druhou stranu způsobuje vyšší nároky na použité materiály. Článek SOC se skládá z elektrolytu, vodíkové a kyslíkové elektrody. Elektrolyt nebo jedna z elektrod musí plnit funkci nosiče, aby byla zajištěna mechanická pevnost. Rozlišují se dva typy uspořádání článků, elektrodou nebo elektrolytem nesené články. Tato práce byla zaměřena na vyvinutí vodíkové elektrody pro elektrodou nesené články. Připravovaná elektroda musí splňovat vlastnosti mechanické pevnosti, elektronové vodivosti a dostatečné porozity. Elektrody byly připravovány z NiO-YSZ komerčního prášku s poměrem 50:50. Prášek byl smíchán s různými pojivy nebo byly elektrody připravovány z prášku smíchaného z NiO a YSZ prášku v různém poměru. Získané výsledky umožňuji hlubší pochopení vlivu pojiva a zastoupení YSZ prášku na vlastnosti výsledné elektrody.
|
|
9:15
|
Bc.
Olívia
Čobejová
|
M2
|
Ing. Martin Prokop, Ph.D.
|
Vplyv anódového katalyzátoru na výkon PEM palivového článku
|
detail
Vplyv anódového katalyzátoru na výkon PEM palivového článku
PEM palivové články tvoria základný pilier budúcnosti mobility. Ich dynamický vývoj sprevádza rada technologických i ekonomických otáznikov. Jednou z oblastí problematík je katalýza. Ako jediný vhodný kov sa javí čistá Pt. Surovinové rezervy a vysoká cena Pt nevyhovujú rozmerom trhu. Z toho dôvodu vzniká potreba znižovania množstva Pt nutného pre uspokojivý výkon. Katalyzátor sprostredkúva elektródové reakcie, čo vedie ku generácii energie. Mechanizmus oxidácie vodíka je naproti redukcii kyslíka jednoduchší a vykazuje rýchlejšiu kinetiku. Na základe toho vzniká v prípade anódy priestor pre znižovaniu navážky Pt a použitie zliatinových katalyzátorov. Experimentálny palivový článok bol testovaný pri pevnej navážke katalyzátora s obsahom 40% čistej Pt na katóde a tromi typmi anódového katalyzátora: z Pt s obsahom 40% čistej Pt, zo zliatiny Pt-Co 1:1 a zo zliatiny Pt-Ni 3:1. Navážka Pt v každom z anódových katalyzátorov predstavovala 50% množstva na katóde. Všetky katalytické vrstvy boli nanesené na membránu, zapojené do laboratórneho palivového článku a následne charakterizované z hľadiska chovania pri dlhodobej prevádzke a dosiahnutých výkonových maxím. Behom prevádzky článku bol pozorovaný pokles výkonu v čase. Najsľubnejšie výsledky boli dosiahnuté v prípade Pt-Ni katalyzátora.
|
|
9:30
|
Bc.
Vojtěch
Domín
|
M2
|
Ing. Martin Prokop, Ph.D.
|
Vliv H3PO3 na výkon vysokoteplotního PEM palivového článku
|
detail
Vliv H3PO3 na výkon vysokoteplotního PEM palivového článku
Vysokoteplotní vodíkové palivové články, využívající Pt katalyzátor na elektrodách a membránu na bázi polymeru dopovaného H3PO4, jsou perspektivní zdroje energie pro stacionární aplikace. Mezi jejich výhody patří větší odolnost vůči nečistotám ve vodíku či možnost rekuperace tepla, jejich rozšíření ale brání degradace komponent. To se týká i membrány, kde je dopant, H3PO4, redukován na H3PO3, jejíž dopad na výkon palivových článků je jedním ze zkoumaných degradačních procesů.
Cílem této práce bylo stanovit vliv této kyseliny na článek s elektrodami s komerčním platinovým katalyzátorem. V jejím rámci byly naměřeny zátěžové křivky, elektrochemická impedanční spektra a elektrochemicky aktivní povrchy určené pomocí U-I křivek, a to pro palivový článek bez přídavku H3PO3, s přídavkem na anodu, na katodu a na obě elektrody. Bylo prokázáno, že H3PO3 má významný vliv na funkci palivového článku. Přídavek H3PO3 vedl ke zvýšení vodivosti membrány, a tím snížení ohmického odporu článku, zároveň ovlivnil elektrochemicky aktivní povrch. Po přídavku na anodu pak došlo ke zhoršení přístupnosti plynu k reakční oblasti a docházelo dříve k dosažení limitace reakce transportem hmoty.
|
|
9:45
|
Bc.
Vojtěch
Drobný
|
M2
|
Ing. Martin Prokop, Ph.D.
|
Stabilita mikroporézní vrstvy na anodě pro PEM elektrolýzu vody
|
detail
Stabilita mikroporézní vrstvy na anodě pro PEM elektrolýzu vody
Mezi hlavní komponenty elektrolytické cely pro kyselou elektrolýzu vody patří dvě plynově difuzní elektrody oddělené polymerní, protonově vodivou membránou. Plynově difuzní elektroda sestává ze tří hlavních komponent: katalyzátoru, mikroporézní vrstvy a makroporézní transportní vrstvy. Mikroporézní vrstva pak reprezentuje důležitou součást celé plynově difuzní elektrody, kdy napomáhá správnému kontaktu mezi nanočásticovým katalyzátorem a makrostrukturou porézní transportní vrstvy. Standardně se využívá na katodě ve formě porézních uhlíkových materiálů, nicméně v případě anody se v současné době nepoužívá a katalyzátor je nanášen přímo na Ti porézní transportní vrstvu. Využití vhodné mikroporézní vrstvy na anodě má vysoký potenciál zlepšit výkon procesu a snížit degradaci anodových komponent. Tato práce se zabývá přípravou mikroporézní vrstvy na Ti plsti pro anodu v PEM elektrolyzéru vody. Mikroporézní vrstva byla připravena z práškových materiálů zahrnujících hydridy, nitridy a boridy Ti a Ta, u kterých byla změřena vodivost a stabilita při polarizaci v elektrochemické cele. Zatímco v elektrochemické cele vykazovaly skoro všechny materiály stabilitu podobnou samotnému Ti, v elektrolyzéru byly pozorovány zlepšené vlastnosti u TiN, TaB2 a mořeného Ti.
![]()
|
|
10:00
|
Bc
Tomáš
Jedlička
|
M1
|
Ing. Martin Prokop, Ph.D.
|
Stabilita slitinových katalyzátorů na bázi Pt pro PEM palivové články
|
detail
Stabilita slitinových katalyzátorů na bázi Pt pro PEM palivové články
V rámci elektromobility se mimo baterie jeví jako vhodné zdroje elektrické energie nízkoteplotní PEM palivové články využívající jako palivo vodík. Tato technologie je v současnosti omezena ekonomickými aspekty jednotlivých komponent. Standardně jsou na anodě i katodě užívané katalyzátory na bázi Pt. Nevýhodou těchto katalyzátorů je relativně vysoká cena a degradace, což je činí nerentabilní ve srovnání s konvenčním automobilem. Jako řešení se nabízí slitinové katalyzátory, u nichž je část Pt nahrazena neušlechtilými kovy. V rámci mojí práce byly zkoumány dva typy katalyzátorů v tenkém filmu na membráně. Prvním byl magnetronově naprášený Pt-CeO2 katalyzátor. Druhý byl Pt3Ni katalyzátor nanesený ultrazvukovou depozicí ze suspenze. Oba katalyzátory byly testovány v cele laboratorního palivového článku. V rámci testování proběhla charakterizace změřením zátěžových křivek a elektrochemické impedanční spektroskopie v daných časových intervalech. Katalyzátor Pt-CeO2 vykazuje aktivitu srovnatelnou s konvenčními katalyzátory i přes velmi malý obsah Pt, ale pouze po krátkou dobu. Po 25 h dochází ke značnému poklesu aktivity. Katalyzátor Pt3Ni vykazuje dostatečnou aktivitu, ale zároveň i významný pokles aktivity v čase. V absolutních hodnotách však poskytuje lepší výsledky, než Pt-CeO2.
|
|
10:15
|
Daniel
Vojvoda
|
B3
|
Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.
|
Návrh a charakterizace nové laboratorní cely pro alkalickou elektrolýzu vody
|
detail
Návrh a charakterizace nové laboratorní cely pro alkalickou elektrolýzu vody
Ve vodíkové ekonomice, považované za možnou budoucnost energetiky, existuje několik přístupů k získávaní vodíku. Průmyslově zavedený způsob je alkalická elektrolýza vody. Velká část zavedených konstrukčních postupů a typů materiálů u alkalických elektrolyzérů vody však pochází ze 70. let minulého století a neodpovídá současným požadavkům, zejména s ohledem na propojení alkalické elektrolýzy vody s obnovitelnými zdroji energie. Novým trendem je využití anion-selektivní polymerní membrány. To umožňuje sestavení elektrolytické cely v tzv. zero-gap uspořádání, kdy jsou elektrody přitisknuté k povrchu membrány. Zero-gap konstrukce cely pak klade vysoké nároky na použité těsnění, které musí při stlačení umožnit dosažení zero-gap a těsnosti elektrolytické cely. Další nezbytné modifikace zero-gap uspořádání jsou potom spojeny s distributorem toku kapalného elektrolytu. Cílem práce je návrh nového uspořádání laboratorní elektrolytické cely, umožňující využití flexibilního EPDM těsnění, které umožňuje opakované použití, na rozdíl od nejčastěji používaného materiálu těsnění– expandovaného teflonu. Dalším cílem je určení vlivu distributoru toku na výkonové charakteristiky. Charakterizace bude provedena pomocí stanovení zátěžových křivek a metody elektrochemické impedanční spektroskopie.
|
