ETD

• anioni exchange membrane electrolyzers
• caratterizzazione meccanica
• compression tests
• effective strain phase
• elettrolizzatori a scambio anionico
• fase di assestamento
• fase di effettiva deformazione
• loading-unloading with pre-strain tests
• mechanical characterization
• nickel felt
• porous transport layers
• prove di carico-scarico a deformazione imposta
• prove di compressione
• settling phase

The thesis work focused on the development of experimental procedures for the mechanical characterization of porous metallic materials. In particular, the work was carried out within the framework of the development of AEM (Anion Exchange Membrane) electrolyzers, in which the components known as Porous Transport Layers (PTLs) are made of nickel felt and are required to operate exclusively under compressive loading conditions.
Initially, the work involved performing compression and loading–unloading with pre-strain tests in order to study and understand the compressive behavior of the three types of nickel felt under investigation. Specifically, the three analyzed materials were Ni-83/200, Ni-80/500, and Ni-83/1000, whose commercial names indicate the percentage porosity and the nominal thickness (in micrometers) of the supplied nickel felt sheet.
Finally, through similar compression and loading–unloading with pre-strain tests, the mechanical characterization of the anodic and cathodic PTLs was carried out. Due to the electrochemical operating requirements of the anion exchange membrane cell, these PTLs are composed of different types of nickel felt and a different number of layers.
The results obtained enabled a better understanding of the compressive behavior of this particular class of materials and allowed the identification of optimal operating conditions under which the material exhibits a more predictable mechanical response, suitable for the intended application.

Il lavoro di tesi svolto riguarda lo sviluppo di procedure sperimentali per la caratterizzazione fisico-meccanica di materiali metallici porosi; in particolare, il lavoro è stato svolto nell'ambito dello sviluppo di elettrolizzatori AEM (Anion Exchange Membrane), nei quali gli elementi noti come Porous Transport Layers (PTLs) sono realizzati in nickel felt e sono chiamati ad operare esclusivamente in condizioni di sollecitazione in compressione.
Il lavoro, per prima cosa, ha riguardato l'esecuzione di prove di compressione e di carico-scarico a deformazione imposta con lo scopo di studiare e comprendere il comportamento in compressione delle tre tipologie di nickel felt di interesse; in particolare i tre materiali analizzati sono il Ni-83/200, il Ni-80/500 e il Ni-83/1000, i cui nomi commerciali indicano la porosità percentuale e lo spessore nominale, in micrometri, del foglio di nickel felt fornito.
Infine, è stata eseguita, attraverso analoghe prove di compressione e di carico-scarico a deformazione imposta, la caratterizzazione fisico-meccanica dei PTLs anodico e catodico, i quali, per ragioni legate al funzionamento elettrochimico della cella a scambio anionico, sono composti da diverse tipologie di nickel felt e da un diverso numero di layers.
I risultati ottenuti hanno permesso una migliore comprensione del comportamento in compressione di questa particolare tipologia di materiale e l'individuazione delle condizioni di funzionamento ottimali nelle quali il materiale presenta un comportamento più facilmente prevedibile e idoneo all'applicazione prevista.