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Progettazione e sintesi di supporti di carbonio drogato N per catalizzatori della reazione di riduzione dell'ossigeno per applicazioni in celle a combustibile a idrogeno
Parole chiave CATALYSTS, ELECTROCATALYSIS, FUEL CELL, OXYGEN REDUCTION REACTION, POROUS N-DOPED CARBON SUPPORTS
Riferimenti JUQIN ZENG
Gruppi di ricerca Prof. Fabrizio Pirri
Tipo tesi CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
Descrizione Per raggiungere i futuri obiettivi di economia e infrastrutture a emissioni zero, le celle a combustibile a membrana con elettrolita polimerico (PEMFC) hanno suscitato una crescente attenzione per le applicazioni automobilistiche e stazionarie. Tuttavia, sono necessari ulteriori miglioramenti per ridurre i costi di produzione e per ottenere un'ulteriore penetrazione sul mercato della tecnologia delle celle a combustibile. Uno dei problemi principali è la lentezza della reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR) che avviene sul lato catodico, con conseguente elevata richiesta di metalli del gruppo del platino (PGM) per la reazione catodica. Per ottenere un'applicazione automobilistica economicamente efficiente, è stato proposto di ridurre il carico complessivo di Pt per veicolo a meno di 5 g. A tal fine, sono stati adottati diversi approcci per realizzare carichi catodici di Pt inferiori a 0,1 mgPt cm-2 senza sacrificare le prestazioni delle celle a combustibile, mentre il carico di ultima generazione è di circa 0,3 mgPt cm-2 . Allo stesso tempo, la strategia operativa dello stack di celle a combustibile per autoveicoli richiede uno strato di catalizzatore altamente attivo per ottenere elevate prestazioni della PEMFC a basse densità di corrente. Pertanto, è fondamentale supportare le nanoparticelle di Pt su un carbonio ad alta superficie per ridurre gli effetti di avvelenamento da parte dello ionomero rispetto a quelle supportate a bassa superficie.
Questo progetto si concentrerà sulla progettazione e sulla sintesi di supporti di carbonio drogato N per catalizzatori a basso contenuto di Pt, tra cui: 1) sintesi di materiali di carbonio poroso drogato con N; 2) caratterizzazione della porosità, della morfologia e della composizione chimica dei materiali attraverso BET, XRD, EDX, FESEM, XPS e così via; 3) supporto di nanoparticelle di Pt sui supporti di carbonio; 4) test dei catalizzatori Pt/C in una configurazione di elettrodo a disco rotante e di elettrodo a diffusione di gas.
Scadenza validita proposta 06/05/2025
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