Rapporto Tecnico delle attività svolte su materiali protettivi e supporti idrofobici per celle fotoelettrochimiche tandem - Report PORH2-D1.1.34.11 - RE20/2024

Al fine di sviluppare una cella di fotoelettrolisi tandem “Critical Raw Materials-free” per la produzione di idrogeno sono stati sviluppati materiali per il fotoanodo a base di Fe2O3 (ematite) e materiali per il fotocatodo a base di CuO (ossido cuprico). Una membrana polimerica anionica commerciale è stata utilizzata come elettrolita. Uno ionomero commerciale, ottenuto dalla suddetta membrana, è stato utilizzato come interfaccia elettrodo/elettrolita. Per quanto riguarda il semiconduttore anodico sono state sintetizzate, attraverso bagno chimico, nanocolonne di ematite. Due cocatalizzatori, che possano promuovere, rispettivamente, l’evoluzione di ossigeno a base di NiFeOX (nichel-ferro ossido) e di idrogeno a base di NiCu (nichel-rame), sono stato sintetizzati in accordo al “metodo degli ossalati”. Le polveri ottenute sono state depositate sui semiconduttori attraverso una procedura automatizzata di “spray coating”. I materiali anodici sono stati depositati su un substrato vetroso conduttivo a base di ossido di stagno drogato con fluoro (FTO/vetro), ottimizzando le procedure di deposizione per ottenere film omogenei e trasparenti. Un substrato di supporto idrofobico poroso e conduttivo è stato sviluppato, come substrato catodico, per facilitare la produzione diretta di idrogeno ad elevata purezza. Nel caso del semiconduttore catodico, inoltre, essendo a banda stretta, quindi intrinsecamente meno stabile, sono stati depositati materiali protettivi. Infine, sono stati effettuati test elettrochimici preliminari in cella fotoelettrochimica tandem del tipo: vetro conduttivo commerciale/ematite/co-catalizzatore a base di nichel-ferro ossido/ionomero commerciale/membrana polimerica anionica commerciale/ionomero commerciale/strato protettivo/co-catalizzatore a base di nichel-rame/ossido cuprico/Sigracet. In termini di efficienza di produzione, ad una tensione di cella di 1.23 V, è stato raggiunto il milestone previsto al mese 24 (M1.1.34.13) su una cella con area attiva di 0.25 cm2.