Influenza della fabbricazione dell'inchiostro sull'attività di riduzione dell'ossigeno determinata nelle misurazioni dell'elettrodo a disco rotante a film sottile = Influence of ink fabrication on oxygen reduction activity determined in thin-film rotating disk electrode measurements

Per ridurre la problematica delle emissioni di CO2 derivanti dall’utilizzo dei mezzi di trasporto ad oggi in uso, una valida soluzione potrebbe essere la sostituzione del combustibile fossile con un vettore energetico: l’idrogeno, che possiede una elevata efficacia di conversione. Nel lavoro in esame si sono analizzate le principali problematiche ad esso connesse tra cui la produzione e il suo stoccaggio. Esistono, poi, ulteriori aspetti da potenziare riguardanti la tecnologia che utilizza l’idrogeno, ossia le celle a combustibile. Tra i suoi componenti, quello che richiede maggior attenzione è lo strato catalitico applicato nella porzione catodica; qui avviene la reazione di riduzione dell’ossigeno (ORR) che risulta non spontanea e lenta, motivi per cui necessita di catalizzatore e il miglior candidato è il platino che, essendo raro, risulta costoso. Da ciò deriva la necessità di un’ottimizzazione dello strato catalitico per garantire un aumento dell’area attiva nei confronti dell’ORR e, dunque, per consentire un consumo inferiore di platino. Nell’elaborato vengono affrontate le strategie che sono state adottate nel tempo per raggiungere questo obiettivo e che riguardano principalmente le modifiche strutturali dei catalizzatori e l’ottimizzazione dell’interfaccia trifasica. Tuttavia, è emerso che anche la fabbricazione dell’inchiostro catalitico incide sulle sue proprietà. In particolare, la tecnica di dispersione del catalizzatore utilizzata è quella che ha maggiore influenza. Considerando come tecnica la dispersione ultrasonica, alcuni studi hanno evidenziato che se non si effettua una scelta adeguata dei suoi parametri caratteristici (per esempio potenza, tempo, temperatura) si possono verificare eventi che peggiorano le prestazioni del catalizzatore o lo disattivano. L’elaborato ha, infatti, come obiettivo quello di valutare una procedura e quali potrebbero essere le caratteristiche di una dispersione ottimale per avere delle buone prestazioni catalitiche. Per raggiungere questo scopo, nel lavoro in esame, si sono, dunque, utilizzate tre diverse tipologie di strumenti a base di ultrasuoni (due sonde con diverse specifiche e una vasca a ultrasuoni) applicate inizialmente a tre inchiostri differenti contenenti rispettivamente Pt/C 10%, Pt/C 20% e Pt3Co/C 30%. Nelle prime fasi si è studiato come variavano le proprietà elettrochimiche (in particolare, l’ECSA) considerando tempi diversi di dispersione, così da poterne stabilire uno ottimale per ogni tipologia di catalizzatore. Inoltre, si è studiato anche come variavano le proprietà a seconda della presenza o assenza del ghiaccio, utilizzato per risolvere l’aumento di temperatura conseguente all’utilizzo degli ultrasuoni. In seconda analisi, si è compiuto un confronto tra le tecniche (a parità di tempo di dispersione e tipologia di catalizzatore), per stabilire quale dei tre strumenti portasse a un inchiostro maggiormente omogeneo e con buone proprietà catalitiche; da questo confronto è emerso che la sonda da 750W rappresentava il giusto compromesso tra tempo di residenza e riproducibilità. Infine, si è estesa la metodologia considerata ottimale ad altri inchiostri non commerciali.