Caso di studio: Miglioramento delle prestazioni delle celle a combustibile con anodi di titanio platinato

Introduzione

Glianodidi titanio platinato sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni delle celle a combustibile grazie alle loro eccezionali proprietà elettrocatalitiche e alla resistenza alla corrosione. Questi anodi svolgono un ruolo cruciale nei sistemi di celle a combustibile, dove facilitano una conversione efficiente e sostenibile dell'energia attraverso reazioni elettrochimiche. In questo articolo si parlerà di come gli anodi di titanio platinato vengono utilizzati nelle applicazioni delle celle a combustibile.

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Figura 1. Schema di una cella a combustibile a conduzione protonica

Vantaggi degli anodi di titanio platinato

Gli anodi di titanio platinato sono componenti specializzati utilizzati nelle celle a combustibile, in particolare nelle applicazioni che richiedono processi elettrochimici efficienti. Questi anodi sono costruiti depositando uno strato di platino su un substrato di titanio, creando un materiale ibrido che sfrutta le proprietà uniche del platino e del titanio.

Figura 2. Anodi di titanio platinato

Questa configurazione anodica offre diversi vantaggi nel contesto della tecnologia delle celle a combustibile.

Maggiore attività elettrochimica: Il platino è noto per la sua eccezionale attività elettrochimica, che lo rende un catalizzatore che facilita le reazioni cruciali all'interno di una cella a combustibile. Rivestendo un substrato di titanio con uno strato di platino, l'anodo di titanio platinato che ne risulta migliora significativamente le reazioni elettrochimiche coinvolte nel funzionamento delle celle a combustibile.

Resistenza alla corrosione: Il titanio è stato scelto come substrato per la sua intrinseca resistenza alla corrosione. Questa proprietà garantisce che l'anodo rimanga stabile per lunghi periodi di funzionamento, anche nell'ambiente chimicamente aggressivo di una cella a combustibile.

Efficienza dei costi e utilizzo del platino: Il platino è un metallo prezioso e costoso. Platinando un substrato di titanio, è possibile ridurre il costo complessivo dell'anodo pur mantenendo i benefici catalitici del platino. Questo aspetto è particolarmente importante per scalare la produzione di celle a combustibile per applicazioni commerciali.

Longevità e durata: La combinazione della durata del titanio e delle proprietà catalitiche del platino si traduce in un anodo di titanio platinato che offre una maggiore durata operativa. Questa longevità è essenziale per la praticità e l'economicità dei sistemi di celle a combustibile.

Applicazioni delle celle a combustibile degli anodi di titanio platinato

Grazie a queste caratteristiche, gli anodi di titanio platinato trovano applicazione in vari tipi di celle a combustibile, tra cui le celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC) e le celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC), dove contribuiscono alle reazioni elettrochimiche coinvolte nella conversione energetica.

PEMF: Nelle PEMFC, questi anodi svolgono un ruolo fondamentale nelle reazioni elettrochimiche che avvengono all'interno della cella. Catalizzano l'ossidazione dell'idrogeno combustibile, scomponendolo in protoni ed elettroni. I protoni viaggiano poi attraverso la membrana di scambio protonico, mentre gli elettroni fluiscono attraverso un circuito esterno, generando energia elettrica. L'attività elettrochimica della superficie platinata aumenta significativamente l'efficienza di queste reazioni, contribuendo alle prestazioni complessive della cella a combustibile.

SOFC: Gli anodi di titanio platinato sono impiegati anche nelle SOFC, che funzionano a temperature più elevate rispetto alle PEMFC. Nelle SOFC, l'anodo platinato funziona da catalizzatore per l'ossidazione elettrochimica dell'idrogeno o di altri idrocarburi. L'anodo facilita la scissione delle molecole di idrogeno e il rilascio di elettroni, che viaggiano attraverso un circuito esterno per generare elettricità. Le elevate temperature di esercizio delle SOFC potenziano l'attività elettrochimica dell'anodo e la superficie platinata favorisce un'efficiente ossidazione del combustibile anche a queste elevate temperature.

Conclusioni

In sintesi, gli anodi di titanio platinato svolgono un ruolo fondamentale nelle applicazioni delle celle a combustibile, fornendo un'efficiente elettrocatalisi, durata, resistenza alla corrosione e versatilità nella gestione di vari combustibili. Il loro contributo al miglioramento delle reazioni elettrochimiche chiave nelle celle a combustibile aiuta a promuovere i progressi nella conversione dell'energia pulita e nella generazione di energia sostenibile. Stanford Advanced Materials (SAM) offre vari anodi, tra cui anodi di titanio platinato, anodi di niobio platinato, ecc. Per ulteriori informazioni, consultare la nostra homepage.

Riferimenti:

[1] Celle a combustibile. (2023, 14 agosto). In Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell