logo SBA

ETD

Archivio digitale delle tesi discusse presso l’Università di Pisa

Tesi etd-11182024-190558


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
CALZOLARI, LEONARDO
URN
etd-11182024-190558
Titolo
Membrane a scambio protonico a base di PEEK solfonato per applicazioni in batterie redox a flusso semi-organiche
Dipartimento
CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE
Corso di studi
CHIMICA INDUSTRIALE
Relatori
relatore Martinelli, Elisa
Parole chiave
  • membrane
  • metal free
  • PEEK
  • PEM
  • PES
  • PVDF
  • RFB
  • semi-organic electrolites
  • SPEEK
Data inizio appello
09/12/2024
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
09/12/2094
Riassunto
In questo lavoro, il polietere etere chetone (PEEK), un supertecnopolimero commercialmente disponibile, è stato sottoposto ad una reazione di solfonazione per incorporare gruppi funzionali –SO3H sugli anelli aromatici della catena principale, al fine di produrre SPEEK. Il grado di solfonazione (GS), definito come la percentuale in moli di unità ripetitive di PEEK solfonato nella struttura del polimero, è stato variato da 50 ad 84% in moli, incrementando il tempo di reazione. I polimeri SPEEK con diversi GS sono stati utilizzati da soli o in miscela con polivinilidenefluoruro (PVDF) e polietere sulfone (PES), anch’essi tecnopolimeri commercialmente disponibili, al fine di preparare membrane a scambio protonico (PEM), sia parzialmente fluorurate che non fluorurate, per batterie redox a flusso semi-organiche AQDS/bromo. I risultati ottenuti hanno dimostrato che la variazione del GS dell’SPEEK, così come della composizione della miscela tra SPEEK e PVDF (o PES), ha permesso di modulare le proprietà della membrana in termini di caratteristiche termiche, meccaniche, assorbimento d'acqua, capacità di scambio ionico, crossover di specie redox-attive e prestazioni elettrochimiche in cella singola AQDS/bromo. In particolare, è stato riscontrato che SPEEK con GS maggiore di 71% degradavano nelle condizioni di cella, mentre le membrane con prestazioni migliori in cella sono risultate essere SPEEK56 e SPEEK60 in miscela con il 10% in peso di PVDF che esibivano prestazioni migliori o paragonabili a quelle del Nafion 115 in termini di efficienza energetica, voltaica e coulombica. Infine, le membrane con le migliori proprietà in-situ sono state sottoposte, nello stato idrato, a studi di trasporto d’acqua e calorimetria differenziale a scansione, con l'obiettivo di indagare lo stato dell'acqua (legato, parzialmente legato o libero) all'interno delle membrane e le sue interazioni con i gruppi funzionali –SO3H presenti nella membrana. Al meglio delle nostre conoscenze, questo rappresenta il primo lavoro in cui membrane a base di SPEEK sono utilizzate come PEM per batterie redox a flusso semi-organiche.
File