Development of metallic catalysts for hydrogen production from metal hydrides

Al giorno d'oggi, le celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC), che utilizzano l'idrogeno come combustibile, sono considerate una delle alternative più promettenti ai motori a combustione. Per un corretto funzionamento di una PEMFC, è necessario un accumulo di idrogeno sicuro e conveniente. Una soluzione acquosa stabilizzata di idruro di metallo è considerata una fonte ideale di idrogeno puro per le applicazioni in celle a combustibile. In particolare, NaBH4 rappresenta l'idruro migliore a causa della sua elevata capacità di stoccaggio di idrogeno (10,8% in peso). Inoltre, il sodio boroidruro non è infiammabile e non è tossico. I sottoprodotti della reazione di idrolisi sono ecologici e possono essere riciclati al fine di riottenere il reagente NaBH4. Il sodio boroidruro reagisce con l'acqua, formando 4 moli di idrogeno e 1 mole di metaborato di sodio, secondo la seguente reazione: NaBH4+2H2O¡úNaBO2+4H2+217KJ/mol Per inibire la reazione di idrolisi, la soluzione di NaBH4 deve essere mantenuta a pH> 13. A questo pH infatti, la soluzione di NaBH4 è molto stabile ed il rilascio di idrogeno si verifica solo se la soluzione è in contatto con opportuni catalizzatori. Considerando gli esperimenti preliminari eseguiti e quanto noto in letteratura, per questo studio sono stati preparati catalizzatori di Ru su differenti supporti come ¦Ã-Al2O3, CeO2, TiO2, carbone attivo (un carbone di origine minerale con alta area superficiale). In seguito tali catalizzatori sono stati testati nella reazione di idrolisi del sodio boroidruro in modo tale da ottenere un sistema controllato di produzione di idrogeno su richiesta da parte dell'applicazione. E' stato trovato che i catalizzatori di rutenio supportati sul carbone attivo sono più attivi rispetto agli stessi supportati su ceria, titania e allumina. Il differente comportamento catalitico e¡ ̄ stato spiegato in base ai dati di caratterizzazione dei catalizzatori stessi mediante TPR, chemisorbimento di CO, TEM, SEM. Il migliore comportamento catalitico dei catalizzatori di Ru su carbone attivo, è stato correlato sia all'alta area superficiale del carbone attivo che alla sua inerzia chimica rispetto all'ambiente fortemente basico. Poichè il carbone minerale con alta area superficiale (1059m2g-1) è risultato il supporto più adatto per la reazione investigata, è stato esplorato il comportamento catalitico di catalizzatori di Ru supportati su diversi carboni attivi con differente origine e caratteristiche morfologiche (area superficiale e composizione elementare). E' stata investigata anche l'influenza di due diversi precursori di Ru quali RuCl3 e Ru(NO)(NO3)3. E' quindi risultato che una più alta area superficiale del supporto genera particelle di Ru più piccole. Inoltre la presenza di metalli alcalini nel supporto (principalmente il potassio) e l'uso del precursore RuCl3 (contenete cloro) favorisce la formazione di clusters di rutenio più grandi. In questo contesto è stato trovato che si ottiene il miglior comportamento catalitico utilizzando un carbone di origine vegetale come supporto e il precursore Ru(NO)(NO3)3, i quali generano particelle di Ru con diametro medio di 3nm.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2011

Author dc:creator

• ZITO, ROBERTA

Contributors dc:contributor

• CRISAFULLI, Carmelo Orazio
• TRINGALI, Corrado

• hydrogen
• catalyst
• ruthenium
• cobalt

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/590213

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/590213