Elettrochimica Dei Materiali 2021/2022

Elementi di base di termodinamica e cinetica dei processi elettrochimici. Struttura e proprietà di materiali per processi elettrochimici. Applicazioni in dispositivi per la conversione e l’accumulo di energia elettrica: batterie e celle a comubustibile.

Modulo I

Conduttori elettrici ed elettroliti: meccanismi di trasporto in soluzioni elettrolitiche liquide, sali fusi e polimeri ionoconduttori. Celle elettrochimiche: Energia Libera di Gibbs e potenziale di cella. Il doppio strato elettrico: origine del potenziale elettrodico e struttura dell’interfaccia elettrodo/soluzione. Cinetica elettrochimica e sovratensioni agli elettrodi polarizzati. L’equazione di Butler-Volmer. Reazioni elettrocatalitiche e tecniche elettrochimiche per la caratterizzazione di elettrocatalizzatori: voltammetria ciclica e voltammetria idrodinamica con elettrodo rotante. Cenni di spettroscopia elettrochimica di impedenza. Dispositivi elettrochimici per la conversione e accumulo di energia elettrica: celle a combustibile e batterie.

Modulo II

Classificazione dei materiali. Principali strutture cristalline di metalli e solidi ionici. Difetti delle strutture cristalline: punto, linea e superficie. Correlazioni tra difetti e proprietà dei materiali. La conduzione elettronica nei metalli e cenni di teoria delle bande. Il modello di Drude. La conduzione dei semiconduttori intrinseci ed estrinseci.  La giunzione p-n. Descrizione della cella fotovoltaica. La conduzione nei solidi ionici. Introduzione alla notazione di Kroger-Vink. La formazione di vacanze di ossigeno. Conduttori di ioni ossigeno. La dipendenza della conducibilità ionica dalla temperatura e dalla pressione parziale di ossigeno.  Celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC): materiali, componenti e applicazioni.