Ottimizzazione ionomero a catena corta per la riduzione dell'ossigeno; aspetti cinetici e di trasporto. = Short-chain ionomer optimization for oxygen reduction; kinetic and transport aspects.

Nella seguente tesi è stato studiato l’ottimizzazione dello ionomero a catena corta per la riduzione dell’ossigeno andando a valutare aspetti cinetici e di trasporto. Il catalizzatore preso in esame è di EC-10-PTC mentre, per quanto riguarda lo ionomero, ci si è focalizzati su uno a catena lunga: il Nafion e uno a catena corta. Dopo una fase di screening dove si sono testati due inchiostri con il catalizzatore sopra citato con e senza Nafion, dove si è riscontrato che la presenza dello ionomero all’interno di un inchiostro è molto importante, si è passato alla fase di ottimizzazione. In questa parte di ottimizzazione e in quella precedente per le prove elettrochimiche si è utilizzato un RRDE-3A. Nella fase di ottimizzazione si è cercato di ottenere un inchiostro con l’attività specifica più alta andando a variare il rapporto I/C così da ottimizzare il più possibile l’interfaccia ionomero-catalizzatore. Si è visto che l’andamento delle attività non è omogeneo, ma a diversi valori di I/C le attività assumevano valori non prevedibili. L’inchiostro con l’attività più alta è stato con un rapporto I/C pari a 0,15. Infine, nella terza fase, ci si è focalizzati sullo studio delle attività e dei parametri cinetici per un GDE con tre differenti inchiostri con l’utilizzo di una particolare fuel cell: Gaskatel Fuel cell FlexCell. Gli inchiostri testati sono: EC-10-PTC 10 wt % di Pt con ionomero a catena corta,e 10 wt % di Pt con ionomero Nafion 5 wt %. Le prove elettrochimiche si sono svolte a differenti portate di gas entrante che variano tra 40 L/h e 100 L/h. Per quanto riguarda la parte di cinetica si è calcolata la corrente di scambio i0 partendo dai dati sperimentali utilizzando una linea di tendenza di tipo lineare. Si è fatto inoltre una comparazione tra le varie correnti di scambio al variare della portata utilizzata nella fuel cell. Infine, si sono confrontati i risultati ottenuti con le prove sperimentali e i risultati presenti nella letteratura e si sono fatte delle considerazioni su come migliorare le future prove. Alla luce di tutti i risultati si è riuscito a stabilire che i due ionomeri a catena corta hanno attività comparabili con lo ionomero a catena lunga Nafion che è già ampiamente utilizzato in questo settore. Con l’ipotetico utilizzo di questi ionomeri a catena corta si potrebbe evitare l’utilizzo di un umidificatore nel motore del veicolo ottenendo più spazio e riducendo la massa andando ad avere una densità di potenza più alta.