Sviluppo di materiali elettrocatalitici catodici innovativi e la loro implementazione in assemblaggi membrana - elettrodo

Nell’ultimo ventennio, l’interesse nello sviluppare nuove tecnologie per sfruttare forme di energia rinnovabile e ridurre al minimo le emissioni di gas serra è cresciuto in modo considerevole. Tra le varie tecnologie che oggigiorno si stanno diffondendo, le celle a combustibile (fuel cells, FC) mostrano grandi potenzialità e applicabilità come prossima tecnologia ad emissioni zero. Ad esempio, l’applicabilità delle FC nel settore automobilistico (una delle principali origini delle emissioni globali di gas serra) è ad oggi in forte sviluppo. Le FC sarebbero gli unici dispositivi in grado di generare densità di corrente elevate (anche dell’ordine di 1-3 (A )/〖cm〗^2 ) senza le emissioni di 〖CO〗_2 tipiche invece degli attuali motori a combustione interna. Purtroppo però l’applicabilità delle FC risulta ancora molto complessa, dato che presentano intrinsecamente molte problematiche: una bassa potenza specifica, un elevato costo unitario ed una limitata durata di vita operativa legata ai singoli componenti e al loro assemblaggio; per tale ragione lo sviluppo delle FC è attualmente perseguito con grande vigore da enti sia pubblici che privati. Lo scopo di questo elaborato è quello di analizzare tali problematiche andando a descrivere la sperimentazione di una procedura di assemblaggio per una PEMFC (cella a combustibile che impiega come elettrolita una membrana polimerica capace di scambiare protoni), che risulti altamente performante e le cui prestazioni siano comparabili a quelle dello stato dell’arte. Ci si focalizzerà principalmente sullo sviluppo e l’implementazione di uno strato elettroelettrocatalitico per il lato catodico della PEMFC, sede della reazione di riduzione dell’ossigeno (Oxygen Reduction Reaction, ORR). Quest’ultimo processo elettrochimico: (i) è alla base del funzionamento del dispositivo; e (ii) gioca un ruolo cruciale nel determinare la cinetica operativa dell’intera PEMFC.