Zmírnění otravy CO ve vodíkovém palivovém článku.

Abstract

This diploma thesis aims at studying a process of hydrogen fuel cell poisoning by molecules of carbon monoxide. Low loading platinum-ruthenium anode catalysts prepared by magnetron co-sputtering were studied. The chemical composition and crystallographic structure of the co-sputtered catalyst were analysed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), energy- dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and X-ray diffraction analysis (XRD). The process of CO poisoning was experimentally studied in half-cell and full-cell setups. Thin film catalysts were extensively studied using the rotating disk electrode (RDE) technique by analysing the desorption response of the underpotentially deposited hydrogen and copper as well as carbon monoxide stripping. Long-term and transient response to CO poisoning was investigated in the full cell setup (fuel cell operando mode) using galvanostatic potentiometry and impedance spectroscopy, respectively. A bifunctional mechanism of ruthenium in platinum anode catalyst was analysed. The mechanism of CO tolerance improvement either through adsorbed OH group formation and a change in electronic structure of alloys was discussed.

Tato diplomová práce se zaměřuje na studování procesů při otravě vodíkového palivového článku oxidem uhelnatým. Byl studován anodový katalyzátor s nízkým obsahem platiny a ruthenia připravený kodepozicí magnetronovým naprašováním. Chemické složení a krystalografická struktura naprašovaných katalyzátorů byla zkoumána fotoelektronovou- rentgenovou spektroskopií (XPS), energiově disperzní rentgenovou spektroskopií (EDX) a rentgenovou difrakcí (XRD). Proces otravy molekulami CO byl experimentálně studován v půlčlánkové i jednočlánkové konfiguraci. Tenkovrstvý katalyzátor byl dále studován technikou rotační diskové elektrody (RDE) prostřednictvím analýzy signálu z desorpce napěťově deponovaného vodíku, mědi a také desorpce oxidu uhelnatého. Byla zkoumána dlouho časová a přechodová odezva otravy CO v konfiguraci úplného článku (operando režim palivového článku) pomocí galvanostatické potenciometrie a impedanční spektroskopie. Dále byl studován bi-funkční mechanismus ruthenia v platinovém anodovém katalyzátoru. Bylo diskutováno zlepšení tolerance vůči CO vlivem adsorbovaných hydroxylových skupin a změnou elektronové struktury ve slitině.