OPONENTNÍ POSUDEK ZÁVĚREČNÉ KVALIFIKAČNÍ PRÁCE
Autor závěrečné práce:
Název práce:
Oponent práce:
Pracoviště oponenta:
A. Úplnost abstraktu, klíčová slova odpovídají náplni práce . . . . B. Kvalita zpracování rešerše . . . . C. Řešení práce po teoretické stránce . . . . D. Vhodnost, přiměřenost použité metodiky . . . . E. Úroveň zpracování výsledků a diskuse . . . . F. Vlastní přínos k řešené problematice . . . . G. Formulace závěru práce . . . . H. Splnění zadání (cílů) práce . . . .
I. Skladba, správnost a úplnost citací literárních údajů . . . . J. Typografická a jazyková úroveň (vč. pravopisu) . . . . K. Formální náležitosti práce . . . .
(struktura textu, řazení kapitol, přehlednost ilustrací)
Komentáře či připomínky:
… pokračuje na straně 2
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studentská 1402/2 461 17 Liberec 1
tel.: +420 485 353 624 jmeno.prijmeni@tul.cz www.fm.tul.cz IČ: 467 47 885 DIČ: CZ 467 47 885 1
Jan Sláma
Optimalizace svazku palivových článků s protonově výměnnou membránou
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha
Výborně (1)
Výborně minus (1−) Výborně (1)
Výborně (1)
Výborně minus (1−) Výborně (1)
Výborně (1) Splněno Výborně (1)
Výborně minus (1−) Výborně (1)
Celkové zhodnocení:
Otázky k obhajobě:
Celková klasifikace a doporučení k obhajobě:
Navrhuji tuto práci klasifikovat stupněm:
Podpisem současně potvrzuji, že nejsem v žádném osobním vztahu k autorovi práce
V dne . . . .
podpis oponenta práce
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studentská 1402/2 461 17 Liberec 1
tel.: +420 485 353 624 jmeno.prijmeni@tul.cz www.fm.tul.cz IČ: 467 47 885 DIČ: CZ 467 47 885 2
Předložená diplomová práce je zaměřena na experimentální vývoj vodíko-kyslíkového palivového článku typu PEM (s polymerním elektrolytem). Práce psána v českém jazyce o rozsahu 104 stran je standardněčleněna.
V teoretické části je představena problematika palivových článků, jejich dělení dle pracovní teploty a typu elektrolytu a způsoby výroby a skladování vodíku, jakožto paliva těchto článků. Dále je ve stručnosti představeny základní termodynamické a elektrochemické vztahy popisující fungování článku, na základě kterých je diskutována účinnost palivových článků a jsou diskutovány jednotlivé zdroje neúčinnosti. Tato část je poměrně srozumitelně a přehledně zpracována a obsahuje jen malé množství překlepůči chyb.
V experimentální části je podrobně popsána konstrukce testovaných svazků palivových článků a testovacích stanic pro charakterizaci svazků palivových článků (ve společnosti LeanCat) a postupu nanášení katalytických vrstev na komerční iontově výměnné membrány typu PFSA metodami ultrazvukového sprejování a magnetronového naprašování, které bylo prováděno na pracovišti MFF UK.
Výsledková část přináší chronologický souhrn provedených experimentů a přináší zajímavé poznatky a zkušenosti s provozem nízkoteplotních vodíkových palivových článků s otevřenou katodou. V rámci diplomové práce bylo nejprve značné úsilí věnováno optimalizaci provozních podmínek svazku s ohledem na stabilitu výkonu v proudové zátěži v potenciostatickém režimu s napětím vztaženém na článek okolo 0,6 V. Výsledky jsou těchto experimentů jsou přehledně prezentovány formou časových závislostí sledovaných veličin svazku (napětí, proud, teplota, vlhkost vzduchu) a jsou z nich
vyvozovány logické závěry. Diskuze výsledků by mohla být podrobnější s větší snahou o zasazení získaných výsledků do kontextu současného stavu poznání za využití odborné literatury.
V pilotních testech byla pozorována značná nestabilita výkonu svazku v důsledku nestabilního vodního režimu v MEA. Nadměrné či naopak nedostatečného množství vody vedlo k nízkému využití katalyzátoru v důsledku sníženého zastoupení míst s tzv. třífázovým kontaktem v katalytické vrstvě.
Je jen škoda, že v práci nebyly prezentovány a vyhodnoceny výsledky EIS měření, které by umožnily hlouběji analyzovat příčiny a vyhodnotit příspěvky jednotlivých odporů na celkové polarizaci článku (kupř. příspěvek ohmického odporu článku v důsledku nedostatečně hydratované membrány atp.). V dalším průběhu řešení práce byla optimalizována geometrie rozvodných kanálků bipolárních desek, díky čemuž byla docílena vyšší homogenita rozvodu vodíku po ploše anody a byl urychlen odvod ztrátového tepla (prohloubením rozvodných kanálků katody). Tyto koncepční změny společně s vylepšením ventilace vzduchu vedly k výrazné stabilizaci výkonu svazku 3. generace, což umožnilo postoupit k testování několika MEA se sníženým obsahem platinového katalyzátoru na anodě připravených výše zmíněnými metodami. I při výrazně nižší plošné navážce katalyzátoru tyto MEA vykazovaly výkony srovnatelné s komerční MEA čínské výroby. U všech testovaných MEA byl současně pozorován pozitivní vliv zvlhčení vzduchu na výkon svazku, což je doloženo srovnáním zátěžových U-I a P-I charakteristik.
V závěru práce jsou přehledně shrnuta hlavní zjištění a jsou nastíněny další možné kroky vedoucí k vývoji levnějších a účinnějších svazků palivového článku o vysoké hustotě výkonu a energie.
1) Jak rozdílné byly tloušťky katalytických vrstev připravené oběma metodami? Hraje tento parametr roli v odolnosti MEA proti zaplavení vznikající vodou? V případě CCM připravené magnetronovým naprašováním katalytická vrstva, dle popisu v experimentální části, neobsahuje iontově vodivé pojivo (Nafion). Jakým způsobem je u těchto MEA dosažen třífázový kontakt (palivo, ionomer, elektronový vodič)?
2) V práci bylo dosaženo dobrých výkonů u při násobně nižším obsahu platiny v MEA v horizontu jednotek hodin. Byla testována stabilita výkonu i střednědobém časovém horizontu (alespoň několika dní)? Pokud ne, lze očekávat srovnatelnou stabilitu těchto MEA s komerčními?
3) Jaká je elektrochemická stabilita CeO2 za podmínek panujících na katodě vodíko-kyslíkového PEMFC ve srovnání se standardně používanými uhlíkovými sazemi (Vulcan atp.)?
4) V oddíle 3.1.2 je zmíněna optimalizace geometrie rozvodných kanálků anody za využití
matematického modelování. Bylo matematické modelování provedeno diplomantem v rámci řešení práce nebo se jedná o výsledek získaný na pracovišti mimo řešení diplomové práce?
5) S ohledem na pozorovanou citlivost technologie PEMFC na nastavené vodního režimu, jak reálné je jejich využití v dynamickém provozním režimu (kupř. elektromobilita)? Jaká je výhoda konceptu palivového článku s otevřenou katodou?
Práce splňuje požadavky na udělení akademického titulu, a proto ji doporučuji k obhajobě Výborně (1)
Praze 26.1.2021
