ETD

• anion exchange membranes
• hydrogen
• solid state nmr

Green hydrogen is considered one of the key vectors for the decarbonization of hard-to-abate processes. Anion Exchange Membrane Water Electrolysis (AEM-WE) is emerging as a leading technology to efficiently couple renewable energy sources and produce high-quality, low-cost hydrogen. However, the development of AEMs is still at the research level, and further investigation is required to optimize performance, reduce costs, and increase the lifetime of electrolyzers.

This dissertation focuses on the synthesis of new high-performance AEMs starting from commercially available polymers, modified through a small number of simple and efficient chemical transformations. The preparation is coupled with in-depth characterization by Solid State NMR to investigate the molecular-level behavior of both the polymer and the sorbed water.

L’idrogeno verde è considerato uno dei vettori chiave per la decarbonizzazione dei processi difficili da abbattere. L’elettrolisi dell’acqua con membrana a scambio anionico (AEM-WE) sta emergendo come una tecnologia promettente per accoppiare in modo efficiente le fonti di energia rinnovabile e produrre idrogeno di alta qualità a basso costo. Tuttavia, lo sviluppo delle AEM è ancora a livello di ricerca, e sono necessari ulteriori studi per ottimizzarne le prestazioni, ridurre i costi e aumentare la durata degli elettrolizzatori.

Questa tesi si concentra sulla sintesi di nuove AEM ad alte prestazioni a partire da polimeri commercialmente disponibili, modificati attraverso un numero limitato di trasformazioni chimiche semplici ed efficienti. La preparazione è accompagnata da una caratterizzazione approfondita mediante NMR allo stato solido, al fine di indagare il comportamento a livello molecolare sia del polimero sia dell’acqua assorbita.