Progetti PRIN2017

PRIN2017 - Progetti di Rilevante Interesse Nazionale

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Novel Multilayered and Micro-Machined Electrode Nano-Architectures for Electrocatalytic Applications (Fuel Cells and Electrolyzers)

Progetto co-finanziato dal MIUR PRIN Bando 2017

Il progetto si propone a cambiare radicalmente lo stato dell'arte nella tecnologia degli elettrodi per celle a combustibile, elettrolizzatori per splitting dell'acqua e per l'elettroriduzione di CO₂. Il progetto raggiungerà questo obiettivo introducendo un nuovo metodo per la fabbricazione su scala nanometrica di elettrodi multistrato basati su strati sottili di metalli attivi, supportati su strati sottili di promotori di ossido di metallo. Tali materiali miglioreranno l'efficienza e ridurranno i costi dei dispositivi riducendo drasticamente il contenuto di metalli preziosi e migliorando l'attività dei metalli preziosi presenti (ad esempio Pt nelle celle a combustibile). Un altro aspetto importante sarà eliminare la necessità di utilizzare costosi ionomeri polimerici per la produzione di elettrodi (es. Nafion) sostituendoli con elettrodi molto sottili e nanostrutturati. Questo progetto svilupperà anche membrane alternative per adattarsi alle nuove strutture di elettrodi. Lo sviluppo di elettrodi e membrane sarà supportato da studi spettroscopici ex situ e in situ con strumentazione all'avanguardia. Infine, le nanostrutture di metallo-metallo ossido ottimizzate saranno prodotte usando tecniche di micro-lavorazione e queste saranno testate in elettrolizzatori per splitting dell'acqua, elettroriduzione di CO₂ e celle a combustibile alimentate con H₂.

Il progetto è il risultato di una collaborazione tra il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR),  l'Università degli Studi di Padova (UNIPD), l'Università degli Studi di Firenze (UNIFI), l'Università degli Studi di Milano (UNIMI) e l'Università degli Studi di Roma "La Sapienza" (UNIROMA).

Protocollo: 2017YH9MRK

 

Divulgazione

Articoli Scientifici

• Passaponti, M.; Rosi, L.; Savastano, M.; Giurlani, W.; Miller, H. A.; Lavacchi, A.; Filippi, J.; Zangari, G.; Vizza, F.; Innocenti, M. Recycling of waste automobile tires: Transforming char in oxygen reduction reaction catalysts for alkaline fuel cells. J. Power Sources 2019, 427, 85–90, doi:10.1016/j.jpowsour.2019.04.067. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775319304781 IF: 7.467.
• Berretti, E.; Giaccherini, A.; Montegrossi, G.; D’Acapito, F.; Di Benedetto, F.; Zafferoni, C.; Puri, A.; Lepore, G. O.; Miller, H.; Giurlani, W.; Innocenti, M.; Vizza, F.; Lavacchi, A. In-situ Quantification of Nanoparticles Oxidation: A Fixed Energy X-ray Absorption Approach. Catalysts 2019, 9, 659, doi:10.3390/catal9080659. https://www.mdpi.com/2073-4344/9/8/659 IF: 3.444.
• Giurlani, W.; Aquila, V. D.; Vizza, M.; Calisi, N.; Lavacchi, A.; Irrera, A.; Jos, M.; Leonardi, A. A.; Morganti, D.; Innocenti, M. Electrodeposition of Nanoparticles and Continuous Film of CdSe on n-Si ( 100 ). Nanomaterials 2019, 9, 1–11, doi:10.3390/nano9101504. https://www.mdpi.com/2079-4991/9/10/1504 IF: 4.034.
• Giurlani, W.; Cavallini, M.; Picca, R. A.; Cioffi, N.; Passaponti, M.; Fontanesi, C.; Lavacchi, A.; Innocenti, M. Underpotential‐Assisted Electrodeposition of Highly Crystalline and Smooth Thin Film of Bismuth. ChemElectroChem 2020, 7, 299–305, doi:10.1002/celc.201901678. https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/celc.201901678 IF: 3.975.
• Giurlani, W.; Berretti, E.; Lavacchi, A.; Innocenti, M. Thickness determination of metal multilayers by ED-XRF multivariate analysis using Monte Carlo simulated standards. Anal. Chim. Acta 2020, 1130, 72–79, doi:10.1016/j.aca.2020.07.047. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267020307856 IF: 5.977.
• Gazzotti, M.; Stefani, A.; Bonechi, M.; Giurlani, W.; Innocenti, M.; Fontanesi, C. Influence of Chiral Compounds on the Oxygen Evolution Reaction (OER) in the Water Splitting Process. Molecules 2020, 25, 3988, doi:10.3390/molecules25173988. https://www.mdpi.com/1420-3049/25/17/3988 IF: 3.267.
• Passaponti, M.; Lari, L.; Bonechi, M.; Bruni, F.; Giurlani, W.; Sciortino, G.; Rosi, L.; Fabbri, L.; Vizza, M.; Lazarov, V. K.; Fontanesi, C.; Innocenti, M. Optimisation Study of Co Deposition on Chars from MAP of Waste Tyres as Green Electrodes in ORR for Alkaline Fuel Cells. Energies 2020, 13, 5646, doi:10.3390/en13215646. https://www.mdpi.com/1996-1073/13/21/5646 IF 2.702.
• Giurlani, W.; Sergi, L.; Crestini, E.; Calisi, N.; Poli, F.; Soavi, F.; Innocenti, M. Electrochemical stability of steel, Ti, and Cu current collectors in water-in-salt electrolyte for green batteries and supercapacitors. J. Solid State Electrochem. 2020, doi:10.1007/s10008-020-04853-2. https://link.springer.com/article/10.1007/s10008-020-04853-2 IF 2.646.
• Giurlani, W.; Berretti, E.; Innocenti, M.; Lavacchi, A. Measuring the Thickness of Metal Coatings: A Review of the Methods. Coatings 2020, 10, 1211, doi:10.3390/coatings10121211. https://www.mdpi.com/2079-6412/10/12/1211 IF 2.436.
• Vizza, M.; Pappaianni, G.; Giurlani, W.; Stefani, A.; Giovanardi, R.; Innocenti, M.; Fontanesi, C. Electrodeposition of Cu on PEDOT for a Hybrid Solid-State Electronic Device. Surfaces 2021, 4, 157–168, doi:10.3390/surfaces4020015. https://www.mdpi.com/2571-9637/4/2/15
• Bonechi, M.; Giurlani, W.; Vizza, M.; Savastano, M.; Stefani, A.; Bianchi, A.; Fontanesi, C.; Innocenti, M. On the Oxygen Reduction Reaction Mechanism Catalyzed by Pd Complexes on 2D Carbon. A Theoretical Study. Catalysts 2021, 11, 764, doi:10.3390/catal11070764. https://www.mdpi.com/2073-4344/11/7/764 IF 4.146.
• Fabbri, L.; Giurlani, W.; Biffoli, F.; Bellini, M.; Miller, H.; Fontanesi, C.; Vizza, F.; Innocenti, M. Exploiting the Combination of Displacement and Chemical Plating for a Tailored Electroless Deposition of Palladium Films on Copper. Appl. Sci. 2021, 11, 8403, doi:10.3390/app11188403. https://www.mdpi.com/2076-3417/11/18/8403 IF 2.679.
• Giurlani, W.; Vizza, M.; Leonardi, A.A.; Lo Faro, M.J.; Irrera, A.; Innocenti, M.* Optimization and Characterization of Electrodeposited Cadmium Selenide on Monocrystalline Silicon. Nanomaterials 2022, 12, 610, doi:10.3390/nano12040610. https://www.mdpi.com/2079-4991/12/4/610 IF 5.076.
• Campeggio, J.; Volkov, V.; Innocenti, M.; Giurlani, W.; Fontanesi, C.; Zerbetto, M.; Pagliai, M.; Lavacchi, A.; Chelli, R.* Ethanol electro-oxidation reaction on the Pd(111) surface in alkaline media: insights from quantum and molecular mechanics. Phys. Chem. Chem. Phys. 2022, 24, 12569–12579, doi:10.1039/D2CP00909A. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/CP/D2CP00909A IF 3.945.

Congressi

• 2nd Coatings and Interfaces Web Conference (CIWC-2 2020)
  • Paper: Walter Giurlani, Enrico Berretti, Alessandro Lavacchi, Massimo Innocenti; Measuring the Thickness of Metal Films: A Selection Guide to the Most Suitable Technique.
• 71st Annual Meeting ISE
  • Orale: Walter Giurlani, Martina Vizza, Lorenzo Fabbri, Luca Sergi, Maurizio Passaponti, Massimo Innocenti; Electrodeposition of semiconductors on silver and silicon substrate through E-ALD and bulk methods; PRIN 2017
• PRiME 2020 ECS
  • Orale: W. Giurlani, L. Fabbri , M. Vizza, P. Marcantelli, S. Martinuzzi, M. Innocenti; Bronze Electroplating: Stability, Nucleation and Growth Study of a New Green Formulation.
  • Poster: W. Giurlani, M. Vizza, L. Fabbri, P. Marcantelli, S. Martinuzzi, M. J. Lo Faro, A. Irrera, M. Innocenti; Electrodeposition of Cadmium Selenide on Silicon to Integrate the Semiconductors Properties.
• Italian Virtual Workshop on Fuel Cells 2021  (IVWFC 2021)
  • Orale: Walter Giurlani, Maurizio Passaponti, Marco Bonechi, Martina Vizza, Federico Pizzetti, Elena Mariani, Claudio Fontanesi and Massimo Innocenti; PGM-Free Catalysts: Enhancing the Activity of Chars Obtained from MAP of Waste Tyres with Co enrichment.
• XXVII Congresso Nazionale Della Società Chimica Italiana (SCI2021)
  • Poster: Lorenzo Fabbri, Walter Giurlani, Fabio Biffoli, Irene Maccioni, Marco Bellini, Hamish Miller, Francesco Vizza, Massimo Innocenti; Electroless deposition of palladium on copper: from nano to microfilms.
• ISE 30th Topical Meeting
  • Oral: Walter Giurlani, Lorenzo Fabbri, Antonio De Luca, Andrea Comparini, Marco Bonechi, Martina Vizza, Stefano Martinuzzi, Massimo Innocenti; Electrodeposition of semiconductors and metals through E-ALD and bulk methods.
• 14th International Workshop On Electrodeposited Nanostructures (EDNANO14)
  
  • Poster: Walter Giurlani, Marco Bonechi, Lorenzo Fabbri, Fabio Biffoli, Carolina Castello, Arianna Meoli, Hamish Miller, Marco Bellini, Massimo Innocenti; Homogeneous deposition of palladium ultra-thin films on copper obtained through electroless deposition.
• Giornate dell’Elettrochimica Italiana (GEI2022)
  • Talk: W. Giurlani, M. Vizza, L. Cerri, J. V. Perales-Rondon, A. Colina, A. Leonardi, Alessia Irrera, M. J. LoFaro, M. Innocenti; Electrodeposition of Molybdenum disulfide (MoS2) on Silicon.

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