Nano-materiali applicati alle Celle a Combustibile

Grafico con il contributo al costo di una  SOFC da parte dei componenti

Materiali nanostrutturati possono migliorare le proprietà celle elettrochimiche per applicazione nelle celle a combustibile. L'attività catalitica e le proprietà di trasporto elettronico e ionico possono essere migliorate controllando la morfologia e l'uniformità della composizione dei materiali. 

La "chemie douce" rappresenta uno degli approci piu' promettenti a questo scopo. I materiali prodotto attraverso la "tecnologia chimica" presentano una migliore omogeneità in quanto i reagenti sono miscelati in soluzione, dove il contatto avviene a livello molecolare. Le polveri ricavete per calcinazione di precursori ottenuti attraverso la via chimica presentano inoltre un'elevata area superficiale che determina una maggiore reattività e quindi una riduzone dei tempi e temperature dei trattamenti successivi.

Esempio di meccanismo per la produzione del gel

Pirelli Labs ha utilizzato le competenze sviluppate nel campo della "chimica dolce" (sol-gel, coprecipitazione......) per produrre precursori per la fabbrizcazione di celle elettrochimiche ceramiche. L'attività in questo campo è indirizzata alla sviluppo di anodi CERMET (Compositi Ceramico/Metallo) all'interno dei quali ealizare l'ossidazione diretta dei combustibili, eliminando la fase preliminare di reforming degli stessi. L'applcazione di questi materiali produce un effetto significativo di riduzione del rapporto costo su prestazione dei sistemi a cella a combustibile ceramica (SOFC). Un approccio innovativo seguito da Pirelli Labs è basato sui processi di polimerizzazione mediati da radicali liberi.

Questo approccio è caratterizzato da riproducibiltà, costo, tossicità e industrializzazione del processo migliori rispetto agli approcci sol-gel standard.

Immagine TEM delle nano-polveri di Ce1-xGdxO2-x/2 calcinate a 500°C in aria per due ore

Immagine TEM delle nano-polveri di (Ni,Cu)O calcinate a 500°C in aria