B-doped strontium molybdate: a suitable material for thermo- and electro-catalytic valorisation of hydrogen from organic waste fermentation

The thesis stems from the collaboration between the IMPACT group and the Veritas company, which is responsible for waste collection in 51 municipalities in the Venetian region, in the outline of the MODSEN project, which aims at the energy valorization of waste products from organic fementation. Specifically, the bacterial fermentation process harnessed by Veritas makes it possible to obtain a mixture of hydrogen and carbon dioxide (in varying amounts), which can be harnessed for alternative power generation through solid oxide fuel cells (SOFCs), also contributing to greater energy independence from foreign countries. The purpose of the thesis is the synthesis by chemistry of a perovskitic material anode for a SOFC fueled by the above mixture, which possesses good stability and tolerance to any impurities present, its characterization (by XRD, TPR, SEM, EDX, XPS, BET techniques) and the development of a small device, tested with a simulated mixture using commercial gases and then moving on to the real mixture in future perspective. Thermocatalytic studies will also be carried out for the use of the same materials and mixtures for the reduction of CO2 to CO, useful for the synthesis of fuels in line with the latest regulations dictated by the European Union.

La tesi nasce dalla collaborazione tra il gruppo IMPACT e l'azienda Veritas, responsabile della raccolta di rifiuti in 51 comuni del veneziano, nel contorno del progetto MODSEN, che punta alla valorizzazione energetica di prodotti di scarto della fementazione organica. In particolare, il processo di fermentazione batterica sfruttato da Veritas permette di ottenere una miscela di idrogeno e anidride carbonica (in quantità variabile), che può essere sfruttata per la produzione alternativa di energia elettrica tramite celle a combustibile ad ossido solido (SOFC), contribuendo inoltre ad una maggiore indipendenza energetica da Paesi esteri. Lo scopo della tesi è la sintesi per via chimica di un anodo di materiale perovskitico per una SOFC alimentata da una miscela di cui sopra, che possieda una buona stabilità e tolleranza ad eventuali impurità presenti, la sua caratterizzazione (tramite tecniche XRD, TPR, SEM, EDX, XPS, BET) e lo sviluppo di un piccolo dispositivo, testato con una miscela simulata tramite gas commerciali per poi passare in ottica futura alla miscela reale. Inoltre verranno effettuati studi di tipo termocatalitico per l'utilizzo degli stessi materiali e miscele per la riduzione della CO2 a CO, utile per la sintesi di carburanti in linea con le ultime normative dettate dall'Unione Europea.