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PLATINOSINTETICO TM. La prima cella a combustibile PEM con catalizzatori privi di platino alimentata ad etanolo diretto . ICCOM-CNR. CHI SIAMO.

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Presentation Transcript
platinosintetico tm
PLATINOSINTETICOTM

La prima cella a combustibile PEM

con catalizzatori privi di platino

alimentata ad etanolo diretto

ICCOM-CNR

chi siamo
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.
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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

platinosintetico tm4
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
platinosintetico tm5
PLATINOSINTETICOTM

Premio Legambiente & Regione Lombardia 2004

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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

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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

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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.

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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.

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PLATINOSINTETICOTM

Fotografia all’ESEM delle particelle trimetalliche di PlatinosinteticoTM supportato su VULKAN, e corrispondente analisi elementare.

Tutte le particelle metalliche hanno la stessa composizione

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PLATINOSINTETICOTM

Alla base dei risultati ottenuti da Technofil ed ICCOM vi è l’impiego di un polimero templante capace di coordinare ionimetallici 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.

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PLATINOSINTETICOTM

  • Le nanoparticelle di PLATINOSINTETICOTMsupportate, 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
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
COMBUSTIBILI FOSSILI

Milioni di anni fa…

Oggi

CO2

Elettricità

Biomassa

Centrale

Idrocarburi

metanolo come vettore d idrogeno
METANOLO COME VETTORE D’IDROGENO?

Elettricità

Milioni di anni fa…

Oggi

CO2

CO2

Biomassa

Metanolo

Raffineria

Idrocarburi

etanolo vettore rinnovabile d idrogeno
ETANOLO, VETTORE RINNOVABILE D’IDROGENO!

RINNOVA OSSIGENO +BIOMASSA

BIOMASSA

Elettricità

Triturata finemente

CO2

ETANOLO: “…dalla natura alla natura…”

Trattata con enzimi, trasformata in zuccheri

Fuel Cell ad Etanolo diretto

Dopo la fermentazione si distilla etanolo

scheda tecnica
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
scheda tecnica performance tipica di una cella ad etoh con membrana a scambio anionico
SCHEDA TECNICAperformance tipica di una cella ad EtOH con membrana a scambio anionico

Aumento dovuto ad auto-riscaldamento

Esaurimento combustibile

educational program
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 program20
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
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
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Carica-batteria per telefoni portatili costituita da da due celle self-breathing (28 cm2) PlatinosinteticoTM alimentate ad etanolo

Prima generazione

Seconda generazione

platinosintetico
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/