CATALIZZATORI OSSIDICI PER LA COMBUSTIONE SENZA FIAMMA DI IDROCARBURI E PER LA SCISSIONE FOTOELETTROCATALITICA DELL'ACQUA

La combustione tradizionale con fiamma, generando temperature superiori a 1500°C, è accompagnata dalla formazione di ingenti quantità di ossidi d'azoto (NOx) che richiedono costosi processi di disinquinamento. La combustione catalitica consente di bruciare il combustibile a temperature inferiori, minimizzando o eliminando la formazione di NOx. Tale tecnologia si presta particolarmente all'applicazione in centrali turbo-gas, caratterizzate da efficienze molto maggiori rispetto alle tecnologie tradizionali.Questo progetto di ricerca si propone di studiare alcune famiglie di ossidi misti di struttura perovskitica che si stanno rivelando promettenti come sostituti dei costosi catalizzatori a base di metalli nobili per la combustione catalitica ed altre applicazioni (abbattimento NOx, produzione di idrogeno per scissione fotoelettrocatalitica dell'acqua, catodi per celle a combustibile, ossidazione parziale). Lo sviluppo di tecniche di preparazione innovative, che consentono di sintetizzare catalizzatori di dimensioni nanometriche, ha infatti permesso di ottenere attività catalitiche confrontabili con quelle dei catalizzatori tradizionali e di aumentarne notevolmente la resistenza termica, requisito essenziale nei processi di combustione. In particolare in questa sede ci si propone di analizzare approfonditamente la stretta connessione tra l?attività catalitica, la struttura dei difetti di tali materiali, la loro nanostruttura e la diffusione dell'ossigeno al loro interno. I catalizzatori verranno preparati mediante una tecnica innovativa (pirolisi in fiamma) e caratterizzati attraverso un approccio multidisciplinare, ovvero: i) indagine strutturale (XRD, EXAFS, EPR); ii) analisi morfologica (adsorbimento/desorbimento di N2, SEM, TEM); iii) mobilità ionica (analisi termiche, spettroscopia d'impedenza); iv) determinazione dell'attività catalitica e della resistenza termica per la combustione senza fiamma del metano.