Caratterizzazione e studio di leghe nichel-cobalto per la produzione dell'idrogeno dall'elettrolisi dell'acqua

Il lavoro effettuato ha avuto l’obiettivo di produrre, mediante elettrodeposizione, una serie di leghe Ni-Co, per coprire l’intervallo compositivo dal 100% Co al 100% Ni, quindi utilizzarle come catodi nella produzione di idrogeno dall’elettrolisi dall’acque. Durante la produzione delle leghe è stato possibile dimostrare che la loro composizione, fissate la temperatura, il pH e la densità di corrente, è una funzione lineare del rapporto Ni-Co nell’elettrolita. Si è visto inoltre che la pendenza della interpolazione lineare è strettamente legata alla geometria della cella elettrolitica. La caratterizzazione strutturale delle leghe ha evidenziato come la morfologia stessa variava al variare del contenuto dei 2 elementi in lega. aciculare per le leghe con Co fino al 10%, sferoidale con Co dal 10%÷80% ed infine un aspetto quasi “amorfo” con Co dal 80%÷100%. Le leghe sono state anche sottoposte a cicli si voltammetria a temperatura ambiente ed a 40 °C per diverse velocità di scansione. Attraverso tale lavoro si è osservato che l’area del picco del desadsorbimento dell’idrogeno dipende sia dal contenuto di Co che dalla superficie specifica del catodo. Inoltre la tensione di decomposizione e di conseguenza le sovratensioni di idrogeno risultano minori per concentrazioni di Co nel range tra 41%÷65% in peso, in cui si esplica meglio il sinergismo fra le proprietà catalitiche del nichel per la sua bassa sovratensione di idrogeno e del cobalto attraverso il suo elevato adsorbimento di idrogeno. Il confronto delle sovratensioni di idrogeno mediante le curve di Tafel, effettuato tra l’elettrodo piano e l’elettrodo a rete di uguale composizione, ha confermato che per quest’ultima si ottengono minori sovratensioni di idrogeno per densità di corrente prossima a quella in uso industrialmente. L’attivazione “in situ” con molidbato di sodio in soluzione ha dimostrato essere molto efficace soprattutto per le leghe con composizione compresa tra il 41%÷65% di cobalto già con concentrazioni di solo 0,2 g/l di Mo. Le leghe a maggior contenuto di nichel, per avere lo stesso effetto necessitavano, di 2 g/l di Mo in soluzione. Le prove di caratterizzazione sopra citate hanno permesso di scegliere la retina al 65% di Co per sottoporla alla prova di lunga durata in quanto presentava il miglior compromesso tra sovratensione e produzione di idrogeno. E’ stato così possibile verificare la sua stabilità nel tempo sia dal punto di vista strutturale sia per quanto riguarda la produzione di idrogeno.