Membrane Polimeriche Naturali elettrofilate per batterie Metallo-Aria

Le batterie litio-aria presentano un notevole interesse grazie alla loro elevata energia specifica. L’alimentazione con aria ambiente rende questi sistemi altamente competitivi, ma necessita di accorgimenti tecnologici che ne permettano l’effettivo utilizzo. Lo scopo di questa tesi è quello di sviluppare membrane, mediante materiali e processi sostenibili per la protezione del catodo di batterie Metallo-Aria e per evitare il crossover dell’O2 verso l’anodo metallico. In particolare, per la prima volta, è stata valutata la possibilità di utilizzare membrane di origine naturale, come il Pullulano e la Cellulosa rigenerata preparate mediante elettrofilatura. Tale scopo ha richiesto attività esplorative nell’ambito della messa a punto di condizioni di elettrofilatura e dello sviluppo di tecniche disegnate appositamente per la valutazione della possibilità di utilizzo di tali membrane in batterie metallo aria. Per valutare l’applicazione di tali membrane nelle batterie Metallo-Aria sono stati condotti studi elettrochimici come la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS), la titolazione Karl-Fischer ed è stato proposto un nuovo metodo voltammetrico per la determinazione della permeabilità della membrana all’ O2 in condizioni prossime a quelle di una cella Litio-Aria. Lo studio maggiormente innovativo del lavoro di tesi è stata la messa a punto di un metodo per valutare la permeabilità delle membrane all’ossigeno in ambiente elettrolitico di interesse per batterie metallo aria organiche. Tale studio si è basato sulla reversibilità del processo di ossidoriduzione dell’ossigeno in liquido ionico e sulle analisi delle voltammetrie cicliche di elettrodi di carbone vetroso, separati dall’elettrolita ossigenato con le membrane elettrofilate. Questo metodo ha permesso di evidenziare la proprietà barriera della membrana a base di pullulano e quindi ciò permette di candidare tale membrana come componente di separatori a basso crossover di ossigeno.