dc.contributor	Mazúr Petr, Ing. Ph.D. : 67881
dc.contributor.advisor	Marek Jaromír, Ing. Ph.D. : 64106
dc.contributor.author	Sláma, Jan
dc.date.accessioned	2021-03-02T04:26:41Z
dc.date.available	2021-03-02T04:26:41Z
dc.date.committed	2021-5-17
dc.date.defense	2021-02-03
dc.date.submitted	2020-10-9
dc.date.updated	2021-2-3
dc.degree.level	Ing.
dc.description.abstract	Diplomová práce se zabývá optimalizací parametrů svazku vodíkových palivových článků s otevřenou katodou a protonově výměnnou membránu. Během řešení optimalizace byla využita komerční sestava membránové elektrody (MEA) a následně byly připraveny dva prototypy pomocí ultrazvukové sprejové depozice a magnetronového naprašování. Hlavním cílem práce bylo dosažení stabilních pracovních podmínek, které byly odladěny na základě změn v geometrii a uspořádání rozvodných kanálků elektrod či přívodu vzduchu do katody. V teoretické části byly popsány typy palivových článků a jejich porovnání s redoxními průtokovými baterie. Byla popsána termodynamika a elektrochemie u dějů v palivových článcích.K řešení byly využity testovací stanice společnosti LeanCat na kterých byla využita metoda elektroimpedanční spektroskopie a měření polarizačních křivek. K přípravě vlastních MEA jsme využili zařízení Sono-tek, které naneslo katalyzátorový inkoust se složením nanočástic uhlíku a platiny. Druhý prototyp z magnetronového naprašovače nevyužívá nanočástice uhlíku, ale nekorozivní CeO2 na vyleptaném povrchu membrány. Následná vrstva naprášené platiny je několikanásobně menší než u komerčních produktů.Výstupem této práce je navržení funkčního, výkonného, jednoduchého a zároveň bezpečného svazku palivových článků. Dále porovnání proudových a výkonových hustot komerčních a vlastních MEA. Membrány s ultrazvukově nanesenou vrstvou katalyzátoru dosáhly vyšších výkonů, než je nominální hodnota výkonu uváděná výrobcem u komerčních MEA. Prototyp membrány s magnetronově naprašovánou vrstvou 0,1 mg/cm2 platiny položil dobrý základ pro budoucí vývoj MEA s nižším obsahem platiny v katalyzátoru.	cs
dc.description.abstract	The aim of the master thesis is the optimisation of the fuel cells module with open cathode and proton exchange membranes. During the optimization commercial membrane electrode assembly (MEA) was used. We prepared two functional prototypes with catalyst by using ultra-sonic coating or magnetron sputtering. The main goal of the thesis is achieving stable working conditions which have been fine-tuned based on the changes of flow-field geometry and arrangement of air supply to the cathode. Types of fuel cells and their comparison to redox flow batteries are described in the theoretical part. Also, the thermodynamics and the electrochemistry of processes in the fuel cell is concluded.Test station made by the LeanCat company were used to create the electrochemical impedance and the polarization curves of the fuel cell. The preparation of first MEA prototype has been achieved by the Sono-tek device which was coated the Pt nanoparticles with carbon support on the surface of the membrane. Second prototype prepared by magnetron sputtering device does not use the carbon support. Instead of the carbon support there is a non-corrosive layer of CeO2 on the etched surface of the membrane. The subsequent sputtered layer of Pt is several times smaller than the one in the commercial products.The outcome of this work is a design of functional, powerful, simple and safe fuel cell module. Next is comparison of the current and power densities of the commercial and own MEA. The membranes that have ultra-sonic coated catalyst achieved better power results than a nominal power value that is declared by the commercial producer. The magnetron sputtered prototype with only 0,1 mg/cm2 of Pt laid a sufficient background for the future research of the MEA with a lower Pt loading in a catalyst layer.	en
dc.description.mark
dc.format	105 s. (140 174 znaků)
dc.format.extent	Ilustrace, Schémata, Grafy, Tabulky žádné
dc.identifier.signature	V 202102582
dc.identifier.uri	https://dspace.tul.cz/handle/15240/159864
dc.language.iso	cs
dc.relation.isbasedon	beginarab item Jelínek, L., Parschová H., Paidar M. a Mištová E., 2008. Desalinační a separační metody v úpravě vody. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická. ISBN~978-80-7080-705-7. item Hokr, M.: Transportní procesy. Učební text Fakulty mechatroniky a mezioborových inženýrských studií, Technická Univerzita v Liberci, 2005. item Kordesch K., Simander G.: Fuel Cells and Their Applications, VCH, Weinheim 1996, ISBN 3-527-28579-2. item Regner A.: Technická elektrochemie 1, Elektrochemie anorganických látek, Academia Praha 1967. item Bartovská L., Novák J.. Úlohy z fyzikální chemie (speciálně kapitola 8 - Elektrochemie), VŠCHT Praha 2005, ISBN 978-80-7080-563-3. item Barbir F., PEM FUEL CELLS, THEORY AND PRACTICE, Elesevier, ISBN 978-0-12-387710-9. item Hyun J. K., Woo T. K.: Numerical Investigation of Gas-Liquid Two-Phase Flow inside PEMFC Gas Channels with Rectangular and Trapezoidal Cross Sections, Energies 2018, 11, 1403; doi:10.3390/en11061403. endarab
dc.rights	Vysokoškolská závěrečná práce je autorské dílo chráněné dle zákona č. 121/2000 Sb., autorský zákon, ve znění pozdějších předpisů. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem https://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou https://knihovna.tul.cz/document/26	cs
dc.rights	A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act. https://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics https://knihovna.tul.cz/document/26	en
dc.rights.uri	https://knihovna.tul.cz/document/26
dc.rights.uri	https://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf
dc.subject	Palivový článek	cs
dc.subject	vodík	cs
dc.subject	MEA	cs
dc.subject	magnetronové naprašování	cs
dc.subject	ultrazvukové naprašování	cs
dc.subject	Fuel cells module	en
dc.subject	hydrogen	en
dc.subject	membrane electrode assembly	en
dc.subject	magnetron sputtering	en
dc.subject	ultrasonic coating	en
dc.title	Optimalizace svazku palivových článků s protonově výměnnou membránou	cs
dc.title	Optimisation of fuel cells module with proton exchange membrane	en
dc.type	diplomová práce	cs
local.degree.abbreviation	Navazující
local.degree.discipline	NA-N
local.degree.programme	Nanotechnologie
local.degree.programmeabbreviation	N3942
local.department.abbreviation	KCH
local.faculty	Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií	cs
local.faculty.abbreviation	FM
local.identifier.author	M18000005
local.identifier.stag	41677
local.identifier.verbis
local.identifier.verbis	kpw06676464
local.note.administrators	automat
local.note.secrecy	Povoleno ZverejnitPraci Povoleno ZverejnitPosudky
local.poradovecislo	2582

Optimalizace svazku palivových článků s protonově výměnnou membránou

Files

Original bundle

Collections