1. Fondo elettrocatalitico

Le tecnologie elettrochimiche sono molto promettenti per la decarbonizzazione del settore energetico e la transizione dell’economia verso lo zero netto. Le tecnologie dell’idrogeno come le celle a combustibile e gli elettrolizzatori sono limitate dal costo e dalla durata. È necessario migliorare il tasso di utilizzo, l'attività e la durata degli elettrocatalizzatori per renderli ampiamente utilizzati. Allo stesso modo, le batterie a flusso REDOX per lo stoccaggio dell’energia nella rete a lungo termine si affidano a elettrocatalizzatori per le reazioni di ossidazione/riduzione, che richiedono catalizzatori abbondanti e durevoli. Queste tecnologie si basano su elettrocatalizzatori su scala nanometrica ed elettrodi porosi per aumentare la superficie e l'utilizzo del catalizzatore. Nel complesso, la Figura 1 riassume ilraggi XLa tecnica CT e come può essere applicata per studiare fenomeni su scala nanometrica e micrometrica legati all'elettrocatalisi nei dispositivi elettrochimici.

   2.Perché è necessario l'X-CT per l'elettrocatalisi?

I metodi di caratterizzazione fisico-chimica come la microscopia elettronica e la spettroscopia a raggi X hanno avuto un grande impatto sullo sviluppo dell'elettrocatalisi. Le tecniche di microscopia elettronica, come SEM, TEM ed EDS, possono anche fornire informazioni strutturali ed elementari sulla distribuzione dei catalizzatori all'interno dello strato catalitico. Inoltre, la caratterizzazione basata sugli elettroni richiede il mantenimento costante di un ambiente ad alto vuoto. Al contrario, le sorgenti di raggi X, in particolare i raggi X duri, interagiscono meno con le molecole di gas e richiedono una preparazione del campione più delicata. Pertanto, la comunità elettrocatalitica interessata alla caratterizzazione di dispositivi elettrochimici tende ad utilizzare tecniche a raggi X comeDiffrazione di raggi X, tomografia a raggi X eFluorescenza dei raggi X.La tomografia a raggi X su scala micron è molto utile per caratterizzare e comprendere i sistemi elettrochimici su scala micron e l'uso di questa tecnica fornisce un contributo importante alla comprensione della morfologia degli strati catalitici e dei loro effetti sul trasporto di massa. Come mostrato nella FIG. 3, nei risultati della ricostruzione 3D e nei risultati della segmentazione, si può chiaramente osservare che l'anodo di platino, il catodo privo di platino, la formazione di acqua liquida nello spazio catodico e lo stripping tra il catalizzatore di platino e la pellicola espansa.