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

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.

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

PLATINOSINTETICOTM ICCOM-CNR Catalizzatori all’anodo 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 dell’EtOH a CO2 e rendimento tra il 42 ed il 45%, a temperatura e pressione ambiente

PLATINOSINTETICOTM Premio Legambiente & Regione Lombardia 2004

PLATINOSINTETICOTM 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 l’auto. 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 l’espansione dell’industria dell’idrogeno

PLATINOSINTETICOTM Catalizzatori senza platino: Perché? I catodi a base di platino sono sensibili all’alcol 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

Le principali caratteristiche PLATINOSINTETICOTM 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 all’alcol 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 l’autonomia di funzionamento.

Le principali caratteristiche PLATINOSINTETICOTM 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/cm2) con conseguente diminuzione dei costi ed dell’impatto 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.

PLATINOSINTETICOTM Fotografia all’ESEM delle particelle trimetalliche di PlatinosinteticoTM supportato su VULKAN, e corrispondente analisi elementare. Tutte le particelle metalliche hanno la stessa composizione

PLATINOSINTETICOTM Alla base dei risultati ottenuti da Technofil ed ICCOM vi è l’impiego 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.

PLATINOSINTETICOTM Le nanoparticelle di PLATINOSINTETICOTM supportate, sono caratterizzate da: Grande reattività nei confronti dell’idrogeno 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).

FUEL CELL: PERCHE’ ETANOLO Fonte di energia completamente rinnovabile: “from nature to nature” Facile da trasportare e maneggiare Non tossico: “as safe as beer” H2: problemi di trasporto e stoccaggio Metanolo: Tossico, limitata produzione da rinnovabile

COMBUSTIBILI FOSSILI CO2 Oggi Milioni di anni fa… Elettricità Biomassa Centrale Idrocarburi

METANOLO COME VETTORE D’IDROGENO? Elettricità Oggi Milioni di anni fa… CO2 CO2 Biomassa Metanolo Raffineria Idrocarburi

ETANOLO, VETTORE RINNOVABILE D’IDROGENO! RINNOVA OSSIGENO +BIOMASSA BIOMASSA Elettricità CO2 Triturata finemente ETANOLO: “…dalla natura alla natura…” Fuel Cell ad Etanolo diretto Trattata con enzimi, trasformata in zuccheri Dopo la fermentazione si distilla etanolo

SCHEDA TECNICA Elettrolita  membrana polimerica a cambio anionico Ione che promuove la reazione  OH- Temperatura  30 - 60 °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  42 - 45 % Densità potenza accertate  da 65mW/cm2 a 22°C fino a 140 mW/cm2 a 45 °C a seconda del combustibile Singole celle monoplanari, sistemi binari e stack

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

EDUCATIONAL PROGRAM 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 In tutto il mondo si parla di Fuel Cell e di economia dell’idrogeno, 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, l’unico facilmente acquistabile nei supermercati.

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

Prima generazione Seconda generazione Carica-batteria per telefoni portatili costituita da da due celle self-breathing (28 cm2) PlatinosinteticoTM alimentate ad etanolo Prima generazione Seconda generazione

PLATINOSINTETICO® Paolo Bert paolo.bert@technofil.com www.technofil.com Responsabile scientifico: Dr. Claudio Bianchini ICCOM-CNR, Area della Ricerca CNR, Firenze http://www.iccom.cnr.it/