LA1.1.3 – Sviluppo di catalizzatori e metodi di produzione di elettrodi catalizzati per elettrolizzatori alcalini e a membrana

Attività

La presente Linea di Attività è centrata sullo sviluppo di elettro-catalizzatori PGM-free per la reazione di elettrolisi in condizioni alcaline (elettrolizzatori ad elettrolita liquido e a membrana anionica). Elettrodi e rivestimenti catalitici sono tra i componenti chiave per i sistemi avanzati di elettrolisi alcalina dell’acqua.

L’obiettivo è di produrre catalizzatori idonei, sia per il lato anodico che per il lato catodico, ottimizzandone l’attività, la stabilità, la conducibilità ed il carico. Nello specifico i catalizzatori selezionati dovranno: i) essere intrinsecamente attivi per l’evoluzione dell’idrogeno o per la reazione di evoluzione dell’ossigeno; ii) mostrare un’elevata area superficiale con un’alta densità di siti di reazione, permettendo così di ridurre lo spessore degli elettrodi; iii) essere adatti per l’integrazione con i substrati utilizzati negli elettrolizzatori alcalini (classici ed a membrana); iv) evitare metalli del gruppo del platino come Pt, Pd, Rh, Ru, Os e Ir, per ridurre i costi e garantire la sicurezza dell’approvvigionamento su larga scala; v) avere una morfologia idonea, adeguatamente idrofila ed  altamente porosa per la bagnabilità della superficie di catalizzatore attivo ed un efficiente trasporto nella fase liquida.

Risultati

• Sviluppo di un metodo standard e riproducibile per la valutazione della  reazione di evoluzione dell’ossigeno (OER) dei materiali  attraverso l’elettrodo a disco rotante (RDE) con valutazione del carico di catalizzatore e differenti ionomeri,
• Preparazione di materiali OER a base di Nickel, Ferro e Cobalto con differenti strategie sintetiche e valutazione dell’attività elettrochimica in semicella.
• Studio e applicazione di tecniche sintetiche innovative tra cui spray pirolisi a plasma e a fiamma, allo scopo di realizzare strati sottili di catalizzatore su opportune superfici.
• Sintesi di materiali HER a base di Nickel, Alluminio e Molibdeno e valutazione delle proprietà chimico-fisiche ed elettrochimiche variandone il suo contenuto.
• Valutazione in cella dei migliori materiali sviluppati.

Figura 2 Sviluppo di elettrodi OER