Direct ethanol fuel cells : development and study of active Pd-based catalysts for ethanol electro-oxidation in basic media

Nowadays the world is going toward a radical change in the energetic scenario, firstly due to the incoming crisis in the oil sector. Experts and scientists are putting a lot of effort in trying to find CO2-decoupled energy solutions which involve “green” fuels or other kind of energies that should be renewable. One of the technologies which is expected to play a central role in the nearest future is for sure the one related to alcohols fed fuel cells. The present dissertation describes the thermodynamic and electrochemical characteristics of a Direct Ethanol Fuel Cell (DEFC) and the development of new Pd-based catalysts to improve the efficiency of ethanol electro-oxidation. Specifically, the influence of the catalyst active phase composition, support and synthesis method has been investigated by mean of traditional electrochemical methods, as Cyclic Voltammetry (CV) and ChronoAmperometry (CA), as well as innovative techniques like in-situ Differential Electrochemical Mass Spectroscopy (DEMS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).

La società moderna si sta avviando verso un cambiamento radicale nello scenario energetico mondiale, principalmente dovuto alla nascente crisi del settore petrolifero. Numerosi gruppi di ricerca stanno investendo cospique risorse cercando di trovare soluzione energetiche che non involvano la produzione e l’accumulo di CO2, le quali includono combustibili “verdi” e altre tipologie di energie rinnovabili. Una delle tecnologie che si ritiene rivestirà un ruolo centrale nel prossimo futuro è sicuramente costituita dalle celle a combustimbile alimentate ad alcoli. La presente trattazione decrive gli aspetti elettrochimici e termodinamici di una cella a combustibile a etanolo diretto (DEFC) e lo sviluppo di nuovi catalizzatori a base di palladio al fine di incrementare l’efficienza della reazione elettrochimica di ossidazione dell’etanolo. Specificatamente, è stata investigata l’influenza della composizione della fase attiva, del supporto e del metodo di sintesi sulla performance dei catalizzatori, per mezzo di metodi elettrochimici tradizionali quali la voltammetria ciclica (CV) e la CronoAmperometria (CA) così come utilizzando tecniche avanzate quali la spettroscopia elettrochimica differenziale di massa (DEMS) in-situ e la spettroscopia infrarossa basata sulle trasformate di Fourier (FTIR) in-situ.