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FP7

XAS-DAFC — Risultato in breve

Project ID: 272632
Finanziato nell'ambito di: FP7-PEOPLE

Celle a combustibile ad alcool all'orizzonte

Gli scienziati hanno caratterizzato una nuova generazione di catalizzatori nanostrutturati che potrebbe promuovere un'ampia adozione di cellule a combustibile (FC, Fuel Cell) funzionanti direttamente a etanolo o metanolo da parte del mercato.
Celle a combustibile ad alcool all'orizzonte
Le FC prelevano un combustibile ricco di idrogeno o l'idrogeno stesso e ne convertono l'energia chimica in energia elettrica. Le FC a membrana con scambio di protoni (PEMFC, Proton Exchange Membrane FC) sono tra le più promettenti. Nelle PEMFC, il gas idrogeno (H2) viene ossidato all'anodo per produrre protoni ed elettroni. I protoni passano attraverso la membrana elettrolitica, mentre gli elettroni vengono incanalati attraverso un circuito esterno producendo una corrente elettrica. Nonostante la promessa di un'energia rinnovabile pulita, le PEMFC implicano difficoltà correlate allo stoccaggio e al trasporto dell'H2.

Le celle a combustibile ad alcool diretto (DAFC, Direct Alcohol Fuel Cell) che utilizzano etanolo o metanolo anziché H2 potrebbero consentire di superare i problemi dell'H2. Negli ultimi due decenni sono state ampiamente studiate per l'applicazione nei veicoli, ma le basse prestazioni e gli alti costi dei materiali catalizzatori a base di platino (Pt) per l'ossidazione dell'alcool nell'anodo ne hanno impedito la commercializzazione. Il progetto XAS-DAFC, finanziato dall'UE, ha studiato i nuovi catalizzatori core/shell nanostrutturati che promettono prestazioni migliori a costi inferiori.

Anziché una nanoparticella Pt solida, la struttura core/shell utilizza una shell di Pt che circonda un altro metallo nel relativo core. Di conseguenza, la massa di Pt utilizzata è ridotta e viene introdotta l'opportunità di funzionalizzazione per aumentare l'efficienza. I ricercatori del progetto XAS-DAFC hanno caratterizzato la struttura/funzione e le caratteristiche di stabilità di tali materiali.

Il team ha preparato vari catalizzatori a base di Pt e utilizzato numerose tecniche psicochimiche per determinare le strutture e gli effetti del secondo metallo sulle proprietà di Pt. Gli scienziati hanno inoltre studiato l'attività di ossidazione e la stabilità dell'alcool in condizioni di funzionamento elettrochimiche. Il risultato più importante del progetto è che i catalizzatori sono stabili in condizioni elettrochimiche realistiche e che la presenza di alcool non influisce sulla loro struttura. Il protocollo di test e caratterizzazione completo condotto dai ricercatori del progetto XAS-DAFC ha fornito un grande database di informazioni relativamente ai comportamenti di promettenti catalizzatori a base di Pt per l'ossidazione di alcool nelle DAFC. Interessanti per le progettazioni delle DAFC future, i catalizzatori possono inoltre accelerare la commercializzazione di queste alternative verdi alla combustione di combustibili fossili.

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