Sintesi e caratterizzazione di nanostrutture di carbonio e loro applicazione nel campo delle celle a combustibile

Nella tesi di dottorato viene descritta la sintesi di nano strutture di carbonio, in particolare “MWNT: Multi-wall carbon Nanotubes”, nanotubi a parete multipla e “SWNH: Single-Wall carbon Nanohorns”, strutture a parete singola, mediante la tecnica di scarica ad arco in ambiente liquido e gassoso. E’ stato messo a punto un sistema per la produzione sia in corrente continua (DC), convenzionale, che corrente alternata (AC), di nuova concezione, per la sintesi di queste nano strutture di carbonio. I materiali prodotti sono stati caratterizzati con diffrattometro ai raggi X e analisi termo gravimetrica. In particolare è stato messa a punto una metodologia per la misura quantitativa del contenuto di nanotubi di carbonio in una polvere di materiale appena prodotto che utilizza entrambe le tecniche. Le nano strutture di carbonio sono state utilizzate come supporto per il platino per poter realizzare elettrodi per celle a combustibile a elettrolita polimerico (PEM) o a metanolo diretto (DMFC). Il platino è stato depositato mediante un processo chimico di impregnazione a partire da un precursore del platino, acido esacloroplatinico, e successiva riduzione. La resa di deposizione del platino sulle due nano strutture di carbonio prodotte e sul Vulcan XC 72 commerciale è stata valutata. Inoltre un’analisi approfondita con il SEM, il TEM e il diffrattometro per polveri ha permesso di conoscere le caratteristiche delle particelle di catalizzatore depositate. Per concludere il lavoro della tesi di dottorato il composito Platino-Carbonio sintetizzato è stato utilizzato per produrre elettrodi mediante un processo a inchiostro. Misure elettrochimiche, voltammetria ciclica, ha permesso di valutare l’area specifica superficiale del catalizzatore depositato e di valutare l’attività catalitica di questo materiale verso il processo di ossidazione del metanolo.