Studio dell'attività elettrocatalitica di materiali elettrodici a base di Pt/Ce per la reazione di riduzione dell'ossigeno

Abstract(English) Proton exchange fuel cells (PEMs) are a viable alternative as a source of electricity at the expense of systems using fossil fuels with high environmental impact. One of the problems to the commercialization of PEMs is the use of Platinum as a catalyst, given its high cost and the slow evolution of the oxygen reduction reaction (ORR) on it. In order to search for an alternative material with the same functions and better qualities, an analysis was conducted on the activity of a Platinum-Ceria-based alloy nanostructured on a carbon support. The study material, sintered at different temperatures in powder form, is first deposited on an electrode subsequently connected to a cell and finally subjected to a series of cyclo-voltammetry (CV) in a controlled environment. By analyzing the voltammetry, the adsorption and desorption of bubbled carbon monoxide in the cell (CO-stripping) could be quantified, and the electro-active area of Pt/Ce/C-based electrodes could be estimated. The study found appreciable catalytic performance of the material, whenever it was sintered in an optimal temperature window, even better values than an existing reference sample of Pt/C alone.

Abstract Le celle a combustibile a scambio protonico (PEM) sono una valida alternativa come fonte di energia elettrica a discapito di sistemi che sfruttano combustibili fossili ad elevato impatto ambientale. Uno dei problemi alla commercializzazione delle PEM è l’impiego di Platino come catalizzatore, dato l’elevato costo e la lenta evoluzione della reazione di riduzione dell’ossigeno (ORR) su di esso. Allo scopo di cercare un materiale alternativo con le stesse funzioni e con qualità migliori è stata condotta un’analisi sull’attività di una lega a base di Platino-Ceria nanostrutturata su un supporto di carbone. Il materiale dello studio, sinterizzato a diverse temperature sotto forma di polvere, viene prima depositato su di un elettrodo successivamente collegato ad una cella e infine sottoposto ad una serie di ciclo-voltammetrie (CV) in ambiente controllato. Dall’analisi delle voltammetrie è stato possibile quantificare l’adsorbimento e il desorbimento del monossido di carbonio gorgogliato in cella (CO-stripping) e si è potuta stimare l’area elettro-attiva di elettrodi a base di Pt/Ce/C. Lo studio ha rilevato delle performance catalitiche apprezzabili del materiale, qual ora esso venisse sinterizzato in una finestra di temperature ottimale, valori addirittura migliori rispetto ad un campione di riferimento già in uso di solo Pt/C.