Descrizione del modulo "Polimeri e membrane per il trasporto selettivo (ET.P03.003.002)"

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  • Descrizione del modulo "Polimeri e membrane per il trasporto selettivo (ET.P03.003.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le competenze acquisite potranno essere impiegate nello sviluppo di dispositivi nei sistemi per la conversione di energia, ad alta efficienza e basso impatto ambientali ed in dispositivi quali sensori (ottici o elettrochimici). (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le principali tematiche affrontate all'interno di questo modulo riguardano: - lo sviluppo di membrane polimeriche e/o a scambio ionico mediante differenti tecniche di formatura del film; - lo sviluppo di ionomeri da poter essere utilizzati sia come leganti negli strati catalitici di elettrodi per fuel cell, sia per la preparazione di matrici polimeriche. - l'individuazione di opportuni gruppi funzionali da inserire in polimeri commerciali per promuovere il trasporto selettivo; - la sintesi di ossidi inorganici e/o filler a base di composti inorganici con specifiche caratteristiche (es. cristallinità, area superficiale, igroscopicità e conduzione ionica) per applicazioni in dispositivi elettrochimici; (literal)
Competenze
  • Sviluppo di polimeri:funzionalizzazione di polimeri del tipo polietereterchetone (PEEK) e polisulfone (PSF)mediante l'introduzione di gruppi funzionali a base di zolfo e azoto; Sviluppo di composti inorganici:sintesi di materiali inorganici da utilizzare come filler quali ossidi puri, drogati o supportati con composti ad elevata conducibilità protonica e resistenza in ambiente elettrochimico; Sviluppo di membrane : preparazione di membrane polimeriche e/o composite a base di Nafion, PEEK e PSF, preparazione di blend polimerici e preparazione di membrane rinforzate mediante opportuni tessuti polimerici commerciali e non (PET, PEEK, Nafion, ecc.). (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le competenze acquisite potranno essere impiegate in attività inerenti i processi di produzione di polimeri funzionalizzati, ossidi inorganici e membrane a trasporto ionico per l'utilizzo in dispositivi elettrochimici. (literal)
Tecnologie
  • Produzione di polimeri funzionalizzati, membrane polimeriche e composti inorganici (literal)
Obiettivi
  • Gli obiettivi di questo modulo sono: •Aumento della conducibilità a media temperatura e bassa umidificazione (0.1 S/cm a qualsiasi condizione di T, P e RH); •Aumento della resistenza meccanica attraverso l'introduzione di rinforzi (tessuti o filati polimerici e filler inorganici); •Riduzione dei costi (intorno a 20$/m2) con l'utilizzo di polimeri alternativi al Nafion; •Aumento della stabilità in termini di durata nel tempo e bassa degradazione elettrochimica confontabile con i dati di letteratura. (literal)
Stato dell'arte
  • Per le celle ad elettrolita polimerico è richiesto lo sviluppo di membrane innovative per estenderne il range operativo e ridurne il costo di produzione. In particolare sono state oggetto di studio membrane polimeriche contenenti gruppi funzionali differenti da quello solfonico, per promuovere lo scambio ionico in assenza di acqua e membrane composite contenenti composti inorganici, con lo scopo di irrobustirne la struttura meccanica e promuovere lo scambio protonico. Una ulteriore indagine viene anche condotta su membrane selettive a specifici ioni (cationi o anioni) da utilizzare in dispositivi elettrochimici tra i quali le fuel cell. (literal)
Tecniche di indagine
  • Tecniche di caratterizzazione dei materiali: analisi termica (TG-DSC), analisi elementare (CHNS-O), XRD (SAXS, WAXS ed EDXD),XRF, SEM-EDX, BET,TEM,DMA, misure di conducibilità protonica, titolazioni acido-base, misure water uptake, analisi dimensionale, misure di permeabilità al metanolo,misure di permeabilità agli ioni vanadio, test elettrochimici in cella singola PEFC a varie condizioni operative. (literal)
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