ÀMBIT
Ús de l’hidrogen com a font d’energia
Nivell de Maduresa
3-5
Nivell de Desenvolupament
Prototip
Nivell de Protecció
Secret industrial
Desenvolupament de nanocatalitzadors i elèctrodes per la producció d’hidrogen i per a ús en piles de combustibles
Entitat:
Fabricació, modificació i caracterització fisicoquímica de nanocatalitzadors i elèctrodes: nanofibres de carboni (films), nanorods de perovskites, nanomaterials metàl·lics i òxids metàl·lics. Obtenció a partir de processos de química humida (electrospinning, co-precipitació, sol-gel, solvothermal, etc.). Caracterització dels nanomaterials obtinguts per estudiar morfologia i mida (HRSEM-EDS, TEM, DLS, Mastersizer), composició (XRD, ICP-MS, anàlisis elementals, Raman, XPS), conductivitat elèctrica, porositat (BET, porosimetria), estabilitat tèrmica (TGA-DSC), etc.
Repte que resol
Els nous nanomaterials fabricats permeten:
• Utilització d’elèctrodes i nanocatalitzadors actius basats en materials abundants en l’escorça Terrestre, reduint/eliminant l’ús de materials basats en critical raw materials (CRM).
• Obtenció de nanocatalizadors amb elevada àrea superficial i, per tant, major activitat catalítica. A més, l’ús de les nanofibres de carboni permet:
• Ús directe dels films com a elèctrodes, evitant l’ús d’un polímer, dissolvent i un procés de recobriment (deposició + assecat). Per tant, disminució en els costos de producció.
• Producció de nanopartícules no aglomerades distribuïdes homogèniament sobre les nanofibres de carboni, amb una elevada àrea superficial i nanoporositat. Això és beneficiós per la seva activitat catalítica i permet que les nanopartícules estiguin suportades sobre un suport conductor.
• El procés d’electrospinning és escalable i fàcilment modificable per l’obtenció de diferents tipus de nanocatalitzadors i elèctrodes.
• Possibilitat de fer el procés més sostenible amb ús de lignina com a font de carboni.
Àmbit d'aplicació
Catalitzadors i elèctrodes en:
• Sector energia
• Sector industrial de producció i consum d’hidrogen.
• Sector químic.
Publicacions principals
• Arpita Nandy, et. al. Influence of carbonbased cathodes on biofilm composition and electrochemical performance in soil microbial fuel cells, Environmental Science and Ecotechnology, 2023, 16, 100276.
• Sandra Martinez-Crespiera, et. al. Nonprecious metal doped carbon nanofiber air cathode for Microbial Fuel Cells application: oxygen reduction reaction characterization and long-term validation, Electrochimica Acta, 2017, 228, 380.
Projectes relacionats
• STACKAEM: (Projecte Nacional CPP2022) 2023-2026 https://projects.leitat.org/home/ inicia-el-proyecto-stackaem/) “Desarrollo y optimización de los componentes de un electrolizador AEM de alta eficiència”. Leitat desenvolupa nanofibres de carboni dopades amb nanopartícules de catalitzadors actius (fosfurs, NiMo, etc.) pel seu ús com a càtodes.
• X-SEED: (EU project No 101137701, HORIZON-JTI-CLEANH2-2023-01-01, 2023- 2027, https://cordis.europa.eu/project/ id/101137701) “eXperimental Supercritical ElEctrolyser Development”. Leitat desenvolupa nanorods de perovskites pel seu ús com a catalitzadors en els elèctrodes d’un electrolitzador supercrític tipus AEM.
Altres tecnologies relacionades
