Experimental study of kinetics of cross-over in ion exchange membranes

Oggi, stiamo assistendo e allo sviluppo di tecnologie, che impiegano fonti di energia rinnovabile. L’aumento della capacità produttiva da parte di queste fonti presenta però problematiche di natura tecnica. Queste fonti energetiche sono si sostenibili, ma caratterizzate da scarsa costanza e prevedibilità. Di conseguenza, lo studio di sistemi di accumulo dell’energia elettrica risulta di fondamentale importanza, in quanto tali sistemi di accumulo sono efficaci per gestire i problemi legati alla variabilità della produzione energetica. Tra le tecnologie energetiche pulite, quelle elettrochimiche sono considerate le più praticabili, ecologiche e sostenibili. Attualmente i più importanti sistemi di accumulo elettrochimico dell’energia elettrica sono rappresentati da Secondaries Batteries, Fuel Cells e Redox Flow Batteries. Queste ultime, sono tra le più promettenti per questo tipo di applicazioni, in quanto sono caratterizzate dal fatto che energia e potenza sono disaccoppiati poichè i reattivi sono immagazzinati all’esterno del “reattore”. Nelle batterie redox a flusso i reattivi, costituiti da coppie redox in soluzione acquosa, sono fatti circolare da pompe in un elettrolizzatore costituito da elettrochimiche in serie dove i compartimenti anodico e catodico sono separati da membrane a conduzione cationica o anionica che impediscono il contatto diretto dei reattivi. Questo lavoro di tesi ha come obiettivo lo studio degli aspetti principali di questi sistemi. Nella prima parte della sperimentazione sono stati condotti degli esperimenti per la caratterizzazione morfologica delle membrane. Successivamente è stata definita una metodologia per il calcolo del coefficiente di cross-over di questi processi e i risultati preliminari di caratterizzazione sono stati utilizzati per definire le condizioni operative per cui tale metologia è valida. Infine è stato fatto un cofronto fra i risultati di cross-over ottenuti per membrane con differente morfologia.