Lorenzo Malavasi. INSTM (Unità di Pavia) e Università of Pavia. U.O. Pavia = Capofila (Dr. Lorenzo Malavasi)

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1 C o n s o r z o I n t e r u n v e r s t a r o N a z o n a l e p e r la S c e n z a e T e c n o l o g a d e M a t e r a l Lorenzo Malavas INSTM (Untà d Pava) e Unverstà of Pava U.O. Pava = Capofla (Dr. Lorenzo Malavas) U.O. Padova = Partner (Dr. Davde Barreca CNR-ISTM)

2 Scenaro d Rfermento e Motvazone La necesstà d font energetche alternatve a combustbl fossl l drogeno s confgura come estremamente promettente graze alla sua versatltà, effcenza e compatbltà ambentale Produzone e uso d Idrogeno n CAmpo energetco: Svluppo d n a n o a r c h t e t t u r e nnovatve a base d O s s d m e t a l l c P I C A S S O prncpal stake-holder a lvello nternazonale (EU, USA, Canada, Gappone) hanno ndvduato nella flera dell drogeno la soluzone ottmale Uso n Celle a Combustble a temperature ntermede (ca. 600 C) Essenzale è la messa a punto d (nano)materal nnovatv multfunzonal che sano, al contempo, attv per la produzone d drogeno e suscettbl d mpego n SOFCs.

3 Progettazone ed mplementazone d done nanomateral a base d ossd per l utlzzo n sstem d produzone d drogeno d nnovatva concezone L ottmzzazone d tal sstem rvolta alla generazone d drogeno per splttng fotocataltco P R E V I S T I Ottmzzazone e svluppo d nnovatv materal mcro- e nanocrstalln destnat all utlzzo come elettrolt e catod per la costruzone d celle SOFC operant tra C, permettendo, n prospettva, una pù ampa dstrbuzone ed affermazone d tal sstem.

4 Identfcazone e Studo d Nuov Materal Elettroltc per Celle a combustble Compost a base d nobo (LaNbO 4 ) Apatt a base germano (La 9.67 (GeO 4 ) 6 O 2.5 ) Compost a base d cero (BaY 0.15 Ce 0.55 Zr 0.30 O 3 )

5 Compost a base d nobo (LaNbO 4 ) -3 log ( cm) % 2% 4% /T (K) Conducbltà totale n drogeno umdo per La 0.99 Ca 0.01 NbO 4 (0%), La 0.99 Ca 0.01 Nb 0.98 Zn 0.02 O 4 (2%) e La 0.99 Ca 0.01 Nb 0.96 Zn 0.04 O 4 (4%) Ottme performance d conduzone n drogeno e propretà mcrostruttural eccellent

6 Compost a base d cero (BaY 0.15 Ce 0.55 Zr 0.30 O 3 ) Ottmzzata e realzzata per la prma volta la crescta d flm sottl per applcazon n celle a combustble

7 Apatt a base germano (La 9.67 (GeO 4 ) 6 O 2.5 ) Preparate queste fas con nuov metod d sntes che hanno permesso d ottenere polver nanometrche ad elevata denstà e qund d possble mpego n celle SOFC

8 Preparazone va Chemcal Vapor Deposton (CVD) d nanosstem multfunzonal a base d CoO/Co 3 O 4 Immagn FE-SEM per nanodepost a base d Co 3 O 4 su S(100) sntetzzat n atmosfera d O 2 + H 2 O a: (a) 400 C; (b) 500 C. Tal pecular archtetture hanno mostrato performances ottmal anche come elettrod per l mpego n battere al lto d nuova concezone

9 80 wthout O 2 wth O 2 (5% n Ar) Gases evoluton / mmol h -1 cm H 2 ( ) H 2 ( ) CO 2 ( ) CO ( ) CH 4 ( ) CO 2 ( ) CO ( ) CH 4 ( ) Irradaton tme / h apprezzable produzone fotocataltca d drogeno n presenza d O 2

10 Nanocompost a base d Cu x O (x=1, 2) e TO 2 Cu 2 O-TO nm 100 nm CuO-TO nm 300 nm 40 nm 80 nm 100 nm Cu 2 O-TO 2 -Au 100 nm CuO-TO 2 -Au Mcrografe FE-SEM rappresentatve d alcun de nanocompost sntetzzat.

11 H 2 evolut. (mmol h -1 cm -2 ) H 2 evolut. (mmol h -1 cm -2 ) Nanocompost a base d Cu x O (x=1, 2) e TO Cu 2 O-TO 2 Cu 2 O-TO 2 -Au CuO-TO 2 CuO-TO 2 -Au rradaton tme (h) rradaton tme (h) Evoluzone d H 2 foto-assstta da radazone vsble a partre da compost Cu x O-TO 2 sntetzzat. Tal msure hanno mostrato come tutt sstem prodott sano attv nell evoluzone d H 2, anche rraggando con radazone vsble, rsultato d consderevole nteresse applcatvo

12 Pubblcazon su rvste nternazonal UNITA OPERATIVA INSTM-PAVIA 1. L. Malavas, C. Fsher, S.M. Islam, "Recent developments n oxde-on and proton conductng materals for clean energy applcatons: structural and mechanstc features", Chem. Soc. Rev., (2010) 39, L. Malavas, A. Orera, P.R. Slater, P. Panchamta, M.S. Islam, "Local structure nvestgaton of oxde on and proton defects n Ge-apattes by Par Dstrbuton Functon analyss", Chem. Comm. (2011) 47, L. Malavas Total scatterng nvestgaton of materals for clean energy applcatons: The mportance of the local structure Dalton Trans., (2011) 40, L Malavas, C. Teald, C. Rtter, V. Pomjakushn, F. Gozzo, Y. Daz-Fernandez Combned Neutron and Synchrotron X-ray Dffracton Investgaton of the BaCe x Zr x Y 0.15 O 3-δ (0.1 x 0.4) Proton Conductors Chem. Mater., (2011) 23, PUBBLICAZIONI UNITA OPERATIVA INSTM-PADOVA 1. D. Barreca, P. Fornasero, A. Gasparotto, V. Gombac, C. Maccato, A. Pozza, E. Tondello CVD Co 3 O 4 nanopyramds: a nano-platform for photo-asssted H 2 producton Chemcal Vapor Deposton, 2010, 16, D. Barreca, G. Carraro, V. Gombac, A. Gasparotto, C. Maccato, P. Fornasero, E. Tondello Supported metal oxde nanosystems for H 2 photo-generaton: quo vads? Advanced Functonal Materals, 2011, n stampa. 3. A. Gasparotto, D. Barreca, D. Bekermann, C. Maccato, E. Tondello Plasma processng of nanomaterals: emergng technologes for sensng and energy applcatons Journal of Nanoscence and Nanotechnology, nvato per la pubblcazone.

13 1. Sono stat ampamente raggunt gl obettv prevst alla scadenza del prmo anno d progetto 2. I rsultat sono stat dvulgat ampamente attraverso pubblcazon, presentazon a congress ed attvtà d formazone d personale C O N C L U S I O N I 3. I rsultat raggunt, avendo un netto taglo applcatvo, posso essere d notevole rlevanza per l ndustra che s occupa font energetche alternatve

14 Personale Convolto Dr. Sona Pn (borsa fnanzata sul progetto) Dr. Alessandro Mancn Prof. Percarlo Mustarell Dr. Crstna Teald RINGRAZIAMENTI Dr. Alberto Gasparotto Dr. Chara Maccato Dr. Gorgo Carraro Prof. Eugeno Tondello ISTM-CNR