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È stato dimostrato che PEMFCs alimentate con idrogeno, possono essere realizzate con una nuova classe di elettrocatalizzatori anodici contenenti piccole quantità di metalli nobili, come Pt o Pd, unitamente a metalli della prima serie di transizione. Le prestazioni delle celle realizzate sono inferiori alle celle PEMFC note nello stato dell’arte ma sono molto interessanti se si considera il basso carico di metallo nobile impiegato. Inoltre, è stato dimostrato che la produzione di chemicals e energia o chemicals e idrogeno può essere ottenuta mediante particolari elettrocatalizzatori che promuovono l’ossidazione parziale di risorse rinnovabili come etanolo, glicerolo o glicole etilenico, mediante due dispositivi elettrochimici: celle a combustibile ad alcol diretto (DAFC) e elettrolizzatori, entrambi operanti in ambiente basico. In questi dispositivi gli alcoli rinnovabili non sono degradati a CO2 ma a prodotti di notevole interesse industriale, rendendo possibile la contemporanea produzione di energia e chemicals mediante celle a combustibile ad alcol diretto. Idrogeno e chemicals sono prodotti per elettrolisi di soluzioni acquosi di alcoli rinnovabili.
We have found that PEMFCs fed with hydrogen, can be realized with a new class of anode electrocatalysts containing small amounts of noble metals such as Pt or Pd. Moreover, we have shown that the production of chemicals and energy or chemicals and hydrogen can be obtained by partial oxidation of renewable resources such as ethanol, glycerol or ethylene glycol, by means of two electrochemical devices: direct alcohol fuel cells (DAFC), and electrolyzers, both operating in basic environment. In either case, an aqueous solution of the fuel in the anode compartment is oxidized on a nanostructured electrocatalyst that is appropriately designed to promote selectively the partial oxidation of the fuel with high stability and fast kinetics. We have found that anode electrocatalysts based on nanosized Pd particles are able to accomplish this goal in alkaline environment in conjunction with cathode platinum free electrocatalysts. When the oxidation process is carried out in a direct alcohol fuel cell (DAFC), electrical energy is released, while the alcohol is selectively converted to the corresponding alkali metal carboxylate. In an electrolyzer, containing an anode electrocatalyst similar to that employable in a DAFC, the electrolyte may be either an anion exchange-membrane or a solution of an alkali metal hydroxide and the alcohol is converted to the corresponding alkali metal carboxylate, while hydrogen gas is produced at the cathode upon water reduction.
