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PLATINOSINTETICO TM La prima cella a combustibile PEM con catalizzatori privi di platino alimentata ad etanolo diretto ICCOM-CNR.

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Presentazione sul tema: "PLATINOSINTETICO TM La prima cella a combustibile PEM con catalizzatori privi di platino alimentata ad etanolo diretto ICCOM-CNR."— Transcript della presentazione:

1 PLATINOSINTETICO TM La prima cella a combustibile PEM con catalizzatori privi di platino alimentata ad etanolo diretto ICCOM-CNR

2 CHI SIAMO Technofil, gruppo Filteco, di Cerro Maggiore (MI) è impegnata, dai primi mesi del 2002, congiuntamente ad ICCOM-CNR, allo sviluppo ed alla brevettazione di: catalizzatori per fuel cells e processi di reforming celle a combustibile a membrana polimerica solida, funzionanti a bassa temperatura.

3 Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici ICCOM-CNR Sede centrale presso lArea di Ricerca CNR Sede centrale presso lArea di Ricerca CNR nel Polo Scientifico di Sesto Fiorentino nel Polo Scientifico di Sesto Fiorentino Due sezioni presso le Università di Pisa e Bari Due sezioni presso le Università di Pisa e Bari Più di 100 persone lavorano presso lICCOM Più di 100 persone lavorano presso lICCOM [29 ricercatori CNR, 24 ricercatori associati da [29 ricercatori CNR, 24 ricercatori associati da varie Università, 8 tecnici, 5 amministrativi] varie Università, 8 tecnici, 5 amministrativi] Ricerca di base ed applicata per uno sviluppo sostenibile

4 PLATINOSINTETICO TM Catalizzatori allanodo ed al catodo, senza metalli preziosi, basati su nichel, cobalto e ferro, soli od in miscele binarie e ternarie Alimentazione ad alcol etilico diretto, con ossidazione completa dellEtOH a CO 2 e rendimento tra il 42 ed il 45%, a temperatura e pressione ambiente ICCOM-CNR

5 PLATINOSINTETICO TM Premio Legambiente & Regione Lombardia 2004

6 Perché elettro-catalizzatori senza platino, per fuel cells PEM La diffusione delle PEFC e delle DAFC, e di ogni altra cella con catalizzatore al platino, è limitata dalla scarsa disponibilità di questo metallo, e quindi, dal suo alto costo. Il platino ha una infinità di usi, e viene massivamente impiegato per la produzione di convertitori catalitici per lauto. Con una produzione di sole 165 tonnellate nel 2002, la domanda supera per il momento la produzione, ed è destinata ad aumentare in maniera esorbitante, con lespansione dellindustria dellidrogeno PLATINOSINTETICO TM

7 Catalizzatori senza platino: Perché? I catodi a base di platino sono sensibili allalcol di cross- over, causa di importante polarizzazione. Gli anodi a base di platino sono soggetti ad essere avvelenati dal CO o comunque a provocare gravi sovratensioni. Per questo motivo si usano spesso composti bimetallici (es. Pt-Ru) Gli anodi a base di platino si passivano irreversibilmete nel processo di ossidazione di etanolo PLATINOSINTETICO TM

8 Le principali caratteristiche I catalizzatori a base di Fe, Co, e Ni sono molto meno sensibili del platino al monossido di carbonio. I catodi, principalmente basati su Ni, non sono sensibili allalcol di cross-over. Questo consente di impiegare miscele di acqua-alcol, a concentrazioni fino a 5 volte maggiori rispetto alle celle basate su Pt, estendendo lautonomia di funzionamento. PLATINOSINTETICO TM

9 Le principali caratteristiche Grazie alla vasta dispersione superficiale, ed alla dimensione nanometrica delle particelle metalliche (1- 4 nm) si osserva una notevole attività con basse cariche (<0,2 mg/cm 2 ) con conseguente diminuzione dei costi ed dellimpatto ambientale La composizione metallica del catalizzatore a base di Ni- Co-Fe può essere riformulata e adattata, per usare, con alta efficienza una vasta gamma di combustibili tra cui: etanolo, glicole etilenico, metanolo, etanolo, idrogeno e kerosene. PLATINOSINTETICO TM

10 Fotografia allESEM delle particelle trimetalliche di Platinosintetico TM supportato su VULKAN, e corrispondente analisi elementare. PLATINOSINTETICO TM Tutte le particelle metalliche hanno la stessa composizione

11 PLATINOSINTETICO TM Alla base dei risultati ottenuti da Technofil ed ICCOM vi è limpiego di un polimero templante capace di coordinare ioni metallici in modo da formare aggregati misti. A seguito di riduzione o trattamento termico in presenza di un materiale di supporto conduttivo, ad esempio VULKAN, vengono ridotti a particelle finemente disperse contenenti nelle quali i metalli formano una lega.

12 PLATINOSINTETICO TM Le nanoparticelle di PLATINOSINTETICO TM supportate, sono caratterizzate da: Grande reattività nei confronti dellidrogeno e dei composti che lo contengono in forma atomica (alcoli, zuccheri, idrocarburi ed acqua). Sono molto stabili, mantenendo la distribuzione originaria fino ad elevatissime temperature (> 800 °C sotto azoto).

13 FUEL CELL: PERCHE ETANOLO Fonte di energia completamente rinnovabile: from nature to nature Facile da trasportare e maneggiare Non tossico: as safe as beer H 2 : problemi di trasporto e stoccaggio Metanolo: Tossico, limitata produzione da rinnovabile

14 COMBUSTIBILI FOSSILI Milioni di anni fa… Oggi CO 2 Biomassa Idrocarburi Elettricità Centrale

15 METANOLO COME VETTORE DIDROGENO? Milioni di anni fa… Oggi CO 2 Biomassa Idrocarburi Elettricità Metanolo CO 2 Raffineria

16 ETANOLO, VETTORE RINNOVABILE DIDROGENO! Trattata con enzimi, trasformata in zuccheri Dopo la fermentazione si distilla etanolo CO 2 BIOMASSA Triturata finemente Fuel Cell ad Etanolo diretto RINNOVA OSSIGENO + BIOMASSA ETANOLO: …dalla natura alla natura… Elettricità

17 SCHEDA TECNICA Elettrolita membrana polimerica a cambio anionico Ione che promuove la reazione OH- Temperatura °C Elettro-catalizzatore PLATINOSINTETICO® Combustibile alcoli, idrogeno e vari composti contenenti idrogeno in forma atomica (C-H, N-H) Ossidante Ossigeno atmosferico (self breathing) Efficienza elettrica % Densità potenza accertate da 65mW/cm 2 a 22°C fino a 140 mW/cm 2 a 45 °C a seconda del combustibile Singole celle monoplanari, sistemi binari e stack

18 SCHEDA TECNICA performance tipica di una cella ad EtOH con membrana a scambio anionico Aumento dovuto ad auto-riscaldamento Esaurimento combustibile

19 Facile da costruire, osservare, comprendere Cella mono-planare Technofil alimentata ad etanolo diretto 5%, dotata di catalizzatori platinosintetico ®, a base di ferro- cobalto-nichel EDUCATIONAL PROGRAM

20 In tutto il mondo si parla di Fuel Cell e di economia dellidrogeno, ma sono ancora in pochi ad avere toccato una Cella a Combustibile ed ancor meno ad averne osservato il funzionamento in relazione alle reazioni anodiche e catodiche. I mass-media hanno stimolato una grande curiosità ed interesse, ed un mercato pronto ad acquistare celle a combustibile dimostrative. Technofil è in grado di introdurre prodotti educational privi di platino, a costi ridotti, e funzionanti ad alcol etilico, lunico facilmente acquistabile nei supermercati.

21 SECONDA FASE COMMERCIALE Batterie e carica-batterie per: Telefoni e Computer portatili Utensili elettrici Illuminazione e segnaletica stradale Attrezzatura da campeggio Biciclette elettriche e mezzi di trasporto per disabili

22 Carica-batteria per telefoni portatili costituita da da due celle self- breathing (28 cm 2 ) Platinosintetico TM alimentate ad etanolo Prima generazione Seconda generazione

23 PLATINOSINTETICO ® Paolo Bert Responsabile scientifico: Dr. Claudio Bianchini ICCOM-CNR, Area della Ricerca CNR, Firenze


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