Development of innovative ceramic materials for electrocatalysis

L'obiettivo principale di questo lavoro è la sintesi e la caratterizzazione di nuovi ed innovativi materiali ceramici che possono essere utilizzati per catalisi energetica. Il lavoro è diviso in due rami principale, il primo focalizzato sulle ceramiche TiOxCy, il secondo sulle Max Phases. Entrambe sembrano essere ottimi supporti anodici per celle a combustibile, con il primo sviluppato espressamente all'interno del progetto europeo DECORE. L'ossicarburo di titanio è stato sviluppato per lavorare all'anodo di celle a combustibile a etanolo per la sua stabilità in ambienti acidi e a medie-alte temperature. Le richieste iniziali da soddisfare per il progetto europeo erano di avere una polvere pura con grande area superficile, che può essere prodotta in grande scala facilmente. Differenti e varie strade sono state percorse per soddisfare e superare gli obiettivi iniziali, ottenendo un processo e una polvere finale che mostrano eccellenti risultati in purità, area superficiale, riproducibilità e scalabilità. Tutte le richieste sono state soddisfatte. Nuovi catalizzatori sono stati sintetizzati per ottimizzare l'efficienza dell'anodo, usando nanoparticelle di platino e di platino-stagno. Le ultime in particolare hanno mostrato risultati promettenti che devono essere analizzati ulteriormente con studi più completi e dettagliati. Le MAX phases sono una classe di ceramici innovativi con strutture nanolaminate. Uniscono le migliori proprietà dei metalli, come la conducibilità elettrica e malleabilità, con quelle dei ceramici, come la resistenza agli acidi e alle alte temperature. Sono state studiate negli ultimi venti anni, ma pochi lavori si sono focalizzati sul loro uso nelle celle a combustibile. Ci siamo concentrati su Ti3SiC2, Ti2AlC e Ti3AlC2 per la loro facilità di sintesi, ma abbiamo ottenuto scarsi risultati. Per questo sono richiesti ulteriori studi. Sulle polveri ottenute abbiamo svolto uno studio preliminare per la decorazione con nanoparticelle di platino e per il comportamento elettrochimico in condizioni blande. I risultati sono incoraggianti, ma richiedono un studio più approfondito.