Sviluppo di gas diffusion electrodes per la reazione di evoluzione di idrogeno in elettrolizzatori AEM

Lo sviluppo di elettrolizzatori a membrana a scambio anionico (AEM) rappresenta una delle strategie più promettenti per la produzione sostenibile di idrogeno, grazie alla possibilità di utilizzare catalizzatori privi di metalli nobili e a basso costo. In questo lavoro di tesi è stata condotta la sintesi e l’ottimizzazione di catalizzatori a base di Layered Double Hydroxide (LDH), ottenuti mediante elettrodeposizione su differenti supporti conduttivi (schiume di Ni e carbon paper). Sono stati sintetizzati diversi catalizzatori variando la natura dei metalli di transizione (Ni, Fe, Co, Mn) e le relative concentrazioni molari, con l’obiettivo di valutare l’influenza della composizione e del rapporto tra i cationi sulle proprietà elettrocatalitiche. Una prima selezione è stata effettuata mediante voltammetria a scansione lineare (LSV), individuando come sistema più promettente il catalizzatore CoFe 2:1. A partire da questo materiale sono state introdotte modifiche procedurali – tra cui l’ottimizzazione del numero di cicli di elettrodeposizione, trattamenti di attivazione riduttiva, calcinazione, doppia deposizione e impregnazione con nanoparticelle di platino – al fine di migliorarne ulteriormente attività e stabilità operativa nella reazione di evoluzione dell’idrogeno (HER). I catalizzatori sono stati caratterizzati mediante tecniche elettrochimiche (cronopotenziometria, analisi di Tafel slope) e morfologiche (SEM, ECSA) ed infine testati in una cella elettrochimica in flusso con membrana AEM, valutandone le prestazioni complessive di cella. I risultati hanno evidenziato un’attività competitiva e una buona stabilità a lungo termine, confermando la validità dell’approccio adottato nello sviluppo di elettrodi catalitici per elettrolizzatori AEM.