Teplotně indukovaná rekonstrukce bimetalického katalyzátoru na bázi Pt-Cu pro palivové články

Abstract

Fuel cells appear as a promising technology, enabling the replacement of internal combustion engines in the automotive industry. Hydrogen fuel cells with a polymer membrane are particularly suitable for this application. Despite significant progress, this technology suffers from several drawbacks that hinder its widespread adoption. One of the main issues is the need for expensive platinum as a catalyst. A possible way to save costs is by using bimetallic catalysts based on platinum and inexpensive 3d transition metals like copper. The preparation of these catalysts can, for instance, leverage the phenomenon of thermally induced segregation. A deeper understanding of platinum segregation in bimetallic PtCu layers could contribute to the development of a better and more cost-effective catalyst. This study examined thin PtCu layers prepared using magnetron sputtering. Their structure, chemical composition, and morphology were determined, and platinum segregation was monitored by X-ray photoelectron spectroscopy, depending on the annealing temperature of the samples.

Palivové články se jeví jako slibná technologie, umožňující nahradit spalovací motory v automobilovém průmyslu. Pro tuto aplikaci jsou především vhodné vodíkové palivové články s polymerní membránou. I přes velký velký pokrok, trpí tato technologie několika nedostatky, které brání jejímu širokému nasazení. Jedním z hlavních problémů je potřeba velice drahé platiny, jako katalyzátoru. Možný způsob jejího ušetření jsou bimetalické katalyzátory na bázi platiny a levných 3d přechodových kovů, jako je měď. Pro přípravu těchto katalyzátorů lze například využít jevu teplotně indukované segregace. Bližší pochopení segregace platiny v bimetalických vrstvách PtCu by mohlo napomoci vývoji lepšího a levnějšího katalyzátoru. V této práci byly zkoumány tenké vrstvy PtCu, připravené pomocí magnetronového naprašování. Byla určena jejich struktura, chemické složení, morfologie a pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie byla sledována segregace platiny ,v závislosti na teplotě žíhání vzorků.