Potenziamento dell?interfaccia Pt/Ionomero nelle fuel cell attraverso ionomeri di nuova generazione e sintesi di catalizzatori tramite processi scalabili = Boosting of Pt / Ionomer interface in fuel cells with new generation ionomers and synthesis of catalysts through scalable processes

Di fronte all?evidente e rapido depauperamento delle fonti fossili e alle conseguenze climatiche che il loro uso ha portato, la ricerca si e spinta verso nuove fonti rinnovabili e nuove tecnologie a zero emissioni. Nel panorama delle fonti rinnovabili per eccellenza come l?eolico e il solare, un nuovo orizzonte alternativo si sta aprendo sugli energy carrier come ad esempio l?idrogeno. L?energia derivante dall?idrogeno risulta essere una valida risposta alla crisi energetica del prossimo futuro. Nello specifico le celle a combustibile sono la tecnologia piu promettente per la conversione dell?idrogeno in energia elettrica con un?efficienza del 40-50 %, ben superiore rispetto alle tradizionali tecnologie di conversione da energia termica ad energia elettrica. Inoltre se l?idrogeno deriva da una risorsa energetica primaria rinnovabile, con l?utilizzo delle fuel cell non si hanno emissioni di carbonio ed inquinanti ambientali. Gli obbiettivi di prestazione prefissati a livello mondiale per quanto riguarda le fuel cell in ambito automotive sono di 6 kW per litro entro il 2030 e 9 kW per litro entro il 2040. Per ottenere questi risultati occorre migliore sostanzialmente tre aspetti delle fuel cell: i) nuovi design della PEM, ii) un approccio potenziato sulla struttura della GDL e infine iii) miglioramento dello strato catalitico. Il seguente lavoro si e concentrato proprio sullo studio dello strato catalitico, indagando catalizzatori di nuova generazione e l?interfaccia tra catalizzatore e ionomero e l?effetto che questi hanno sulla reazione ORR, la quale risulta essere cinque volte piu lenta rispetto alla reazione che avviene all?anodo. Nello specifico gli obbiettivi della tesi riguardano il miglioramento dell?attivita di un catalizzatore al platino e l?analisi dello ionomero a catena laterale corta (ND98 di Solvay) in diverse circostanze e il suo confronto con il piu comune ionomero a catena laterale lunga, il Nafion?. Le misurazioni si sono eseguire con una cella a tre elettrodi con un elettrodo di lavoro del tipo a disco rotante (RDE) e le prove utili per comprendere l'attivita catalitica sono le prove di voltammetria ciclica e di voltammeria a scansione lineare. Tali prove permettono di concludere che per un catalizzatore commerciale con Pt al 20 % il rapporto Ionomero/Catalizzatore si riscontra ad un valore di 0,25. Inoltre si e evidenziata una forte dipendenza dell'attivita catalitica dalle condizioni di lavoro tra cui la pulizia della cella a tre elettrodi, il metodo di dispersione dell'inchiostro catalitico ed eventuale presenza di piu solventi come l'etanolo. Inoltre si sono confrontate le attivita del catalizzatore con Pt20 commerciale, di uno Pt20/C sintetizzato con il metodo dei polioli e uno arricchito di Cobalto un quantitativo di metalli al 30 % e si puo concludere che la presenza di un secondo metallo aiuta notevolmente l'attivita massica e specifica del catalizzatore.