Electrocatalysis and Bioelectrocatalysis LAB (EBLab)

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Obiettivo di EBLab:

  • ricerca e sviluppo di elettrocatalizzatori per diverse reazioni elettrochimiche basate su materiali privi di metalli del gruppo del platino che perseguono approcci biomimetici e bioispirati all'interno dell'economia circolare;
  • ricerca e sviluppo di sistemi bioelettrochimici microbici ed enzimatici dal fondamentale all'applicazione.

Elettrocatalizzatori privi di platino

Gli elettrocatalizzatori contenenti materie prime nobili e/o critiche vengono utilizzati in diverse applicazioni elettrochimiche per la produzione di combustibili e la conversione dell'energia conosciute come elettrolizzatori e celle a combustibile. L'alto costo e la scarsità di questi materiali sulla crosta terrestre ostacolano o limitano fortemente il loro impiego per la commercializzazione su larga scala di questi dispositivi elettrochimici che sono alla base della rivoluzione dell'energia verde. Occorre ricercare alternative. In EBLab, stiamo sostituendo i costosi elettrocatalizzatori del metallo del gruppo del platino (PGM) con metalli di transizione abbondanti sulla Terra (senza PGM) più convenienti che ottengono un'attività elettrocatalitica simile utilizzando metodi e approcci di sintesi biomimetica e bioispirata e, quando possibile, anche valorizzando i rifiuti (ad esempio biomassa di scarto e plastica) come precursori durante i processi sintetici all'interno del nucleo dell'economia circolare. Attualmente stiamo sintetizzando elettrocatalizzatori privi di PGM per reazioni come la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR), la reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER), la reazione di ossidazione dell'idrogeno (HOR), la reazione di ossidazione dell'alcol (AOR), la reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER). Altre reazioni di interesse all'interno della decarbonizzazione sono anche l'elettroriduzione della CO2 (CO2ER) e la reazione di riduzione dell'azoto (NRR).

Schema di elettrocatalizzatori privi di platino

Bioelettrocatalisi
scheme of bioelectrocatalysis

Le tecnologie elettrochimiche Microbiche ed enzimatiche hanno catturato l'attenzione della comunità scientifica per la possibilità di: i) biorilevamento di molecole attraverso l’utilizzo microrganismi o enzimi; ii) degradare inquinanti e molecole organiche; iii) produrre e immagazzinare energia utilizzando sistemi elettrochimici microbici o enzimatici (comprese celle a combustibile microbiche, celle a combustibile enzimatiche, biosupercondensatori e biobatterie); iii) eseguire l'elettrosintesi e la trasformazione dei rifiuti in prodotti di valore. Nel nostro laboratorio, in collaborazione con il Prof. Franzetti @DISAT, sintetizziamo materiali carboniosi (biochar) a partire da biomasse di scarto e plastiche e li funzionalizziamo come materiali anodici o come elettrocatalizzatori catodici senza platino per la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR) e l'idrogeno reazione evolutiva (HER). L'applicazione principale è la tecnologia elettrochimica microbica per la produzione di energia, l'evoluzione dell'idrogeno, la rimozione organica e la bonifica del suolo. Vengono valutate la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR) e la reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER) che si verificano sugli elettrocatalizzatori a base di materiali carboniosi, metalli del gruppo del platino e privi di metalli del gruppo del platino.

Responsabile

Facilities
  • Powerful and durable planetary ball mills for sample preparation of solids. Ball Milling E-max
  • Rotating Ring Disk Electrode and Bipotentiostat Pine for the electrochemical characterization of electrocatalysts
  • Horizontal split Furnace for performing pyrolysis processes at controlled temperature and atmosphere