Descrizione del progetto
Materiali sostenibili per l’efficienza delle celle a combustibile alimentate a idrogeno
I trasporti costituiscono una delle principali fonti di emissioni di gas a effetto serra, contribuendo in tal modo ad aggravare i cambiamenti climatici. Le celle a combustibile alimentate a idrogeno, una soluzione pulita in quanto producono elettricità senza generare emissioni, per funzionare in modo efficiente si basano su membrane a scambio protonico rivestite da strati di catalizzatori; ciononostante, le sostanze chimiche attualmente utilizzate in queste membrane potrebbero essere vietate a causa di preoccupazioni di carattere ambientale, il che rende necessaria la ricerca di alternative più sicure in tal ambito. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto PIMIonFuelCell svilupperà nuovi materiali dotati di microporosità intrinseca, chiamati polimeri aromatici di idrocarburi, caratterizzati da elevata resistenza e permeabilità, permettendo di migliorare le prestazioni delle celle a combustibile. Il progetto si concentra sulla creazione di membrane ottimizzate con rivestimento catalitico al fine di incrementare l’efficienza e aiutare le celle a combustibile a diventare una fonte di energia più sostenibile.
Obiettivo
Vehicular transportation is responsible for a third of greenhouse gas emissions globally. Hydrogen fuel cells, comprising of a proton exchange membrane (PEM) coated with catalyst layers (CLs) and sandwiched between gas diffusion layers, generate electrical energy with high efficiency and zero emission. The concern regarding a potential ban by the European Union on the use of per- and polyfluoroalkyl-type forever chemicals that are currently used as PEMs and CL ionomers prompts us to seek sustainable alternatives, such as aromatic hydrocarbons (AH).
Significant progress has been made to use AHs as PEMs, due to their excellent thermal stability and eco-friendly synthesis. However, presently the specific adsorption of aromatic constituents on the noble metal catalyst and low gas permeability in the CL causes a performance penalty, thus aggravating the use of AHs as catalyst ionomer.
The aim of this project is to address these issues by developing a new class of catalyst ionomers based on AH polymers with intrinsic microporosity (PIMs). AH PIMs are expected to improve FC performance: as highly gas permeable ionomer in the CL, they facilitate chemical reactions and improve interfacial compatibility between CLs and PEM.
Using chemically durable polyphenylenes as scaffold we propose to synthesize a range of AH PIMs with enhanced gas permeability and chemical durability (objective 1-2, University of Yamanashi). Catalyst ink formulations will be prepared and coated on both sides of best-in-class AH-based PEMs to obtain catalyst coated membranes (CCMs) with optimized morphology, electrochemical surface area, electrochemical activity and ionic conductivity (objective 3-4). Finally, the performance and durability of the novel CCMs will be evaluated in the single fuel cell at University of Freiburg (objective 5). This project will contribute to the increased market penetration of the fuel cell technology and to the realisation of a more sustainable society.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- scienze naturaliscienze chimichechimica organicaidrocarburi
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2023-PF-01
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HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF -Coordinatore
79098 Freiburg
Germania