Laboratorio di Materiali Avanzati per l’Energia (LAEM-Lab)

Laboratorio di Materiali Avanzati per l’Energia (LAEM-Lab)

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Il LAEM-Lab ubicato presso l’ICCOM-CNR presso l’area di ricerca di Firenze ha come principale attività la sintesi di composti inorganici, organici e organometallici per varie applicazioni di chimica verde, la progettazione e allo sviluppo di procedure sintetiche, la sintesi e la caratterizzazione di elettrocatalizzatori sia per processi anodici che catodici (con particolare attenzione ai materiali privi di elementi critici, CRM-Free). Inoltre il laboratorio ha come attività lo sviluppo di celle a combustibile ad idrogeno ed alcool diretto, di elettrolizzatori (per la produzione di idrogeno e composti ossidati), e di tecnologie per la riduzione elettrochimica di CO2 per l’immagazzinamento di energia in tramite la produzione di combustibili “carbon neutral” ed produzione intermedi; inoltre laboratorio si dedica anche allo sviluppo di dispositivi di produzione di idrogeno on-demand tramite idrolisi alcalina di idruri e metalli. Il laboratorio infine vanta una solida esperienza nel campo nel trattamento di materiali derivanti da accumulatori (batterie) esausti e nel recupero sostenibile dei materiali costitutivi.

Campi di applicazione

  • Sviluppo di materiali innovativi per la trasformazione e l’immagazzinamento di energia
  • Celle a combustibile (PEMFC, DAFC, etc)
  • Elettrolizzatori ad acqua e/o alcool
  • Elettrosintetizzatori (CO2RR, elettrossidazione selettiva etc)
  • Batterie ed accumulatori
  • Recupero idrometallurgico

Competenze

  • Sintesi di composti inorganici, organici e organometallici.
  • Sintesi di elettrocatalizzatori sia per processi anodici che catodici.
  • Caratterizzazione morfologico-strutturale, chimica, elettrochimica e funzionale di materiali catalitici e elettro-catalitici.
  • Caratterizzazione di celle a combustibile complete, elettrolizzatori e stack di questi ultimi (PEMFC, DAFC e PEM).
  • Progettazione e allo sviluppo di procedure sintetiche e scale-up.
  • Conversione e valorizzazione elettrochimica della CO2
  • Trattamenti idrometallurgici di materiali per l’energia (batterie) e progettazione di linee di recupero dei materiali in essi contenuti.
  • Progettazione e costruzione di celle e reattori elettrochimici a bassa e alta pressione per applicazioni specifiche.

Strumentazione

Sintesi e manipolazione dei materiali
  • Autoclavi artigianali e autoclavi Parr (acciaio inossidabile, vetro).
  • Numerosi tipi di vetreria per sintesi chimica in atmosfera controllata.
  • CEM Forno microonde 300W (fino a 300 °C, controllo atmosfera: H2, N2, He, Ar, O2).
  • Vari forni al quarzo artigianali (fino a 1000 °C, atmosfera controllata: H2, N2, He, Ar, O2).
  • Forno a muffola (da 30 a 3000 °C) (NABERTHERM).
  • Dispositivo di lappatura (REMET LS 2).
  • Portaoggetti MBraun Labmaster.
  • Vari portaoggetti fatti in casa.
  • Ball Milling (RETSCH MM 400).
  • Pressa a caldo idraulica per assemblaggi membrana-elettrodi (MEA) GIBITRE, fino a 25000 Kg, temperatura massima 250 °C, superficie max 400 cm².
Caratterizzazione strutturale e chimica dei materiali
  • Gascromatografo Shimadzu con colonna per GAS leggeri
  • HPLC Shimadzu LC8A comprendente colonne chirali e preparative e rivelatore array.
  • Cromatografo a ioni compatto METROHM 761.
  • Spettrofotometro FTIR Nicolet 6700.
  • Modulo riflettente SPECEC per spettrometro FTIR Nicolet 6700.
Caratterizzazione funzionale dei materiali
  • Reattore CATLAB composto da due moduli interconnessi: un microreattore comprensivo di controllo della temperatura e del flusso con guarnizioni resistenti alla corrosione e un sistema di spettrometro di massa a quadrupolo QIC-20, con doppio moltiplicatore di elettroni a tazza di Faraday/channeltron.
  • Stazione di prova per celle a combustibile Scribner Associates 850C (controllo del gas: flusso, pressione, umidificazione, temperatura; esperimenti potenziostatici e galvanostatici; 50 V max, 10 A max).
  • Stazioni di prova per celle a combustibile Scribner Associates 850E (Controllo del gas: flusso, pressione, umidificazione, temperatura; esperimenti potenziostatici e galvanostatici; 50 V max, 20 A max).
  • Quattro Flussimetri BRONKHORST HI-TECH (da 0,3 mL/min fino a 200 L/min).
Caratterizzazione elettrochimica dei materiali
  • Due Princeton Parstat 2273 (corrente max. 2 A, conformità 100 V, risoluzione corrente 1,2 fA, impedenza di ingresso >1013 Ohm, capacità <5 pF, analizzatore di impedenza integrato da 10 μHz a 1 MHz).
  • Bipotenziostato Parstat 3000A-DX (2 canali, uno +/- 30V, +/- 2A, frequenza 10uHz-7MHz, l’altro +/- 10V, +/- 2A, frequenza 10uHz-1MHz)
  • ARBIN BT2000 (4 canali, +/-5 A max, +/-10 V max).
  • ARBIN LBT21084 (8 canali, +/-5 A max, +/-10 V max, stackabili).
  • Carico Variabile Croma 63112° (240A, 80V, 1200W)
  • METROHM PGSTAT101 (10 V max, 100 mA max, risoluzione 30 A).
  • Elettrodi a disco rotante (RDE) PAR 616.
  • Elettrodo a disco-anello rotante (RRDE) PAR 636A
  • Celle commerciali ed autocostruite per esperimenti elettrochimici (CV, curve di potenza, curve potenzio statiche e dinamiche, curve galvanostatiche e dinamiche, impedenza).

Personale strutturato:

Categories: Laboratori Tematici
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