Valutazione dei substrati e dei parametri elettrochimici per lo sviluppo di catodi per elettrolizzatori AEM

Abstract

La tesi si concentra sullo studio di metodi di deposizione chimica ed elettrochimica del platino su vari substrati di nichel e carbonio, con l'obiettivo di sviluppare catodi efficienti per elettrolizzatori a membrana a scambio anionico (AEM). Il lavoro indaga come i parametri di deposizione influenzino le proprietà strutturali, morfologiche ed elettrochimiche dei catalizzatori a base di platino risultanti. In particolare, si presta attenzione all'ottimizzazione del carico di platino, della dispersione delle nanoparticelle e delle interazioni substrato-catalizzatore, al fine di migliorare l'attività della reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER) riducendo al contempo il consumo di metalli nobili e mantenendo buone prestazioni catalitiche. L'obiettivo finale è fornire approfondimenti su strategie di fabbricazione scalabili per catodi per elettrolizzatori AEM ad alte prestazioni e a basso costo, contribuendo al progresso delle tecnologie di produzione di idrogeno sostenibile. Per raggiungere questo obiettivo, studiamo un nuovo bagno di attivazione del substrato ecologico, un bagno di deposizione originale, come la tensione di deposizione influenzi la dimensione e la dispersione delle particelle, come il carico migliori le prestazioni catalitiche e quale sia il substrato migliore per ottenere un catodo omogeneo. Inoltre abbiamo cercato di aumentare la dimensione passando da 5 cm2 a 25 cm2.

The thesis focuses on the study of chemical and electrochemical deposition methods for platinum on various nickel and carbon substrates, with the aim of developing efficient cathodes for Anion Exchange Membrane (AEM) electrolysers. The work investigates how deposition parameters influence the structural, morphological, and electrochemical properties of the resulting Pt-based catalysts. In particular, attention is given to optimize platinum loading, nanoparticle dispersion, and substrate–catalyst interactions, in order to improve hydrogen evolution reaction (HER) activity while reducing noble metal consumption, maintaining good catalytic performance. The ultimate goal is to provide insights into scalable fabrication strategies for high-performance and low-cost AEM electrolyser cathodes, contributing to the advancement of sustainable hydrogen production technologies. To aim for this goal, we investigate a new green substrate activation bath, an original deposition bath, how deposition voltage affects particle dimension and dispersion, how loading improves catalytic performance, and whinch is the best substrate to obtain a homogeneous cathode. Furthermore, we tried to scale up the dimension passing from 5 cm2 to 25 cm2.