LINEA DI ATTIVITÀ
LA3.5, LA3.6, LA3.7, LA3.8, LA3.9
Sviluppo di assemblati membrana-elettrodi (MEA) e loro caratterizzazione preliminare in elettrolizzatori PEM.
Strumento/i principale utilizzato per IEMAP (o in generale il tipo di laboratorio)
Laboratorio di sintesi e caratterizzazione di materiali.
Tipo di misure che sono possibili da realizzare in questo laboratorio, con questo strumento/i
Caratterizzazioni elettrochimiche: curve di polarizzazione potenziale vs. densità di corrente, analisi di spettroscopia di impedenza AC.
Applicazione (su quali materiali è stato utilizzato)
Assemblati membrana elettrodo (MEAs), con i catalizzatori sviluppati nella LA3.4 (M1 – M12) a base di catalizzatori di metalli non nobili (CRM free) o con ridotto carico di metalli nobili.
Descrizione risultati raggiunti SAL2
Con i MEAs contenenti un basso carico di metalli nobili sono stati raggiunti i target di progetto (densità di correnti superiori 2 A cm-2 a 1.8 V in cella singola ad 80-90°C), ottenendo a 80°C, 5 A cm-2 a 1.8 V con il MEA caratterizzato da un basso carico di Pt/C (catalizzatore di sintesi) e 2.75 A cm-2 a 1.8 V con il MEA, contenente IrRuOx di sintesi all’anodo. Con i MEA contenente non CRM i target di progetto (densità di correnti pari a 0.8 A cm-2 a tensioni ≤ 1.8 – 2 V in cella singola ad 80-90°C) risultano raggiunti solo con il catalizzatore non CRM per la reazione di evoluzione di idrogeno, ottenendo 0.8 A cm-2 a 2 V e 80 °C. Nel caso del catalizzatore non CRM anodico risultano ancora necessarie ottimizzazioni nel processo di sintesi e integrazione con il supporto per poter raggiungere i target prestabiliti.
REFERENTE/I
Stefania Siracusano CNR – Istituto di Tecnologie Avanzate per l’Energia “Nicola Giordano” – ITAE
Via Santa Lucia sopra Contesse, 5
FIGURE CON RELATIVE DIDASCALIE ESAUSTIVE
Figura 1
Didascalia
Schema di deposizione su membrana (CCM).
Figura 2
Didascalia
Confronti curve di polarizzazione dei MEAs a 80°C.
Deliverable consegnati al SAL2
Report MISSION IEMAP/D3.9.
Livello di innovazione
In un sistema di elettrolisi PEM, L’assemblato membrana elettrodo (MEA), che costituisce il componente principale, è costituito da uno strato catalitico a base di metalli nobili, quali iridio e/o rutenio per la reazione di evoluzione dell’ossigeno (OER) all’anodo, platino per la reazione di evoluzione dell’idrogeno (HER) al catodo e da una membrana polimerica a scambio protonico, caratterizzata da acido perfluorosulfonico (Nafion® o Aquivion®) che funge da elettrolita.
La struttura finale di quest’assemblato è fortemente dipendente dal processo di coating impiegato e dalle proprietà chimico fisiche della dispersione catalitica utilizzata. Una delle aree di intervento nella quale l’innovazione gioca un ruolo fondamentale ai fini del miglioramento delle prestazioni e della durabilità del sistema elettrolitico sviluppato, nonché ai fini di una riduzione dei costi, è quella relativa allo sviluppo di assemblati membrana elettrodo (MEAs) con catalizzatori a base di metalli non nobili (CRM free) o con ridotto carico di metalli nobili.
Nell’ottica di un processo innovativo, oltre all’utilizzo di materiali non critici, più economici e facilmente reperibili, sono stati privilegiati metodi di deposizione automatizzati, al fine di velocizzare e ottimizzare la tecnica di coating su membrana e rendere così più rapido il processo di sviluppo dei MEAs.
Disseminazione
Partecipazione alla quinta edizione degli AC, organizzata da SCI e CNR, che si è svolta dal 15 al 16 dicembre 2022 presso l’Aula Marconi del CNR.
