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TiO2 nanotubes photo-anode: An innovative cell design
No full textPhotocatalytic properties of titanium dioxide make it an extremely useful material in the field of renewable energy. Here we describe an electrochemical cell with an innovative design in which the anode consists of an array of highly ordered TiO2 nanotubes on porous nickel. Such a combination of materials renders this system able to work both in dark and under solar light exposure, thus opening new perspectives for industrial-scale applications
Efficient photocurrent generation using a combined Ni-TiO2 nanotubes anode
No full textIn this paper an innovative electrochemical cell equipped with a composite photoanode consisting of an array of highly ordered TiO2 nanotubes on porous nickel is described. The use of a combined anode makes the system suitable for working both in dark and under solar light exposure. Moreover, the use of a LED lamp as a light source allows to avoid side effects due to the heating of the system, thus giving a more reliable estimation of the produced current. Finally, the photo-electrolyser, due to its innovative design and the optimal management of the gas produced, could reduce of at least 3.5 % its energy consumption. © 2015, Springer Science+Business Media Dordrecht
Ricerca e sviluppo di materiali e processi per la realizzazione di materiali anodici con prestazioni migliorate. Test elettrochimici su nanotubi di TiO2 ottenuti mediante ossidazione di un substrato in titanio
Full text linkIl presente rapporto descrive la caratterizzazione elettrochimica di anodi costituiti da nanotubi di ossido di titanio (TiO2) ottenuti mediante ossidazione di un substrato in titanio. Gli anodi sono stati investigati in semicelle Li/elettrolita liquido/TiO2 in termini di capacità, cicli di vita ed efficienza coulombica a differenti regimi di corrente. Le attività sono state eseguite nel periodo ottobre 2011 - settembre 2012. Circa il 92% della capacità teorica è erogata a C/10 mentre ad elevati regimi di corrente (≥ 1C) la capacità fornita non supera un terzo del valore teorico. Tuttavia, i valori di capacità forniti dai nano-tubi di TiO2, soprattutto ad elevate densità di corrente, sono da considerarsi tra le più elevate (se non le più elevate in assoluto) relativamente ad elettrodi che non impiegano alcun additivo ad elevata conduzione elettronica. Cicli prolungati eseguiti al 100% DOD hanno mostrato un decremento progressivo in capacità che, dopo 200 cicli consecutivi di scarica/carica, risulta pari al 58% del valore iniziale, corrispondente ad una perdita pari a 0.2% ad ogni ciclo. Quest’ultima, tuttavia, è risultata dovuta ad impoverimento di elettrolita nel separatore. L’efficienza coulombica si mantiene prossima al 100% anche dopo prolungati cicli di scarica/carica
Isotope effects H/D in a PEFC with Pt–Ru/anode at low and high current density
No full textThis paper reports a study on the use of a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) with a Pt–Ru/C anode for isotopic separation of hydrogen (H) and deuterium (D). The performance of a PEFC, fed with pure hydrogen, deuterium or a their mix is depicted. In order to investigate the effect of the two isotopes, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests have been carried out together with galvanostatic polarization and IR analysis. Results evidenced an isotope effect on the thermodynamics, conductivity, ionic mobility and cathode mass transfer. IR analysis at the cathode side indicated that the isotopic separation efficiency was dependent on the current density with a maximum at intermediate values
Synthesis and characterization of TiO2 nanotubes as anodic material in lithium-ion batteries
No full textThe aim of this work is to analyze the efficiency of titania nanotubes acting as anode for lithium-ion batteries. The titania nanotubes has been obtained using an anodization process in a ethylene glycol solution, containing ammonium fluoride and a small quantity of water. After a heat treatment, needed to crystallize the material in the anatase form, the nanotubes has been analyzed in their performance as anode in a Li-ion battery. Structural and morphologic characterization of the titania nanotubes have been studied using XRD and SEM analysis, while the galvanostatic cycles has been collected in order to examine the electrochemical performance as electrodic material. Finally, a comparison of the electrochemical performance between our samples and commercial nanostructured titanium oxide, has been made, obtaining that the TiO2 nanotube electrodes treatmen reduces the overall cell voltage and provides good retention capacity on cycling and higher capacity at all used C-rate. © Società Italiana di Fisica
EU scenarios of renewable coal hydro-gasification for SNG production
No full textThe competitiveness of the substitute natural gas (SNG) production via hydrogasification of coal strongly depends on the availability of low-cost hydrogen. Today this could be obtained by renewable sources, particularly wind and solar, when energy production exceeds consumption (off-peak hours). In fact SNG not only can be considered as an attractive, versatile energy carrier for coal, but also can be used for storage of surplus power from renewables, promoting their penetration in the future energy systems. In this work, hydro-gasification processes are therefore evaluated as a novel option for the energy policy of the European Union (EU). The results of a process simulation on samples of European coals have been used to assess the energy and exergy efficiencies of the specific case studies.Particularly, this work shows that in EU the production of up to 100 × 109 N m3 of natural gas via coal hydro-gasification is achievable in a near future by requiring only a further acceleration of wind power investments. Such an energy policy could reduce significantly the EU imports of natural gas, develop the flexibility and competitiveness of the energy market and promote the deployment of clean and sustainable energy technologies. © 2016 Elsevier Ltd
Electrochemical characterization of titanium oxide nanotubes
No full textTo evaluate the possibility of using nanosized TiO2to replace the carbonaceous materials usuallyemployed as the negative electrode of lithium-ion batteries, we studied and compared the electrochem-ical performance of TiO2nanotubes with a commercial material (P25 Degussa). TiO 2nanotubes wereprepared by electrochemical anodization of titanium sheets. The nanotubes were characterized by usingSEM and XRD. Composite electrode tapes were made by roll milling the TiO2nanotubes and the TiO2P25 Degussa with carbon and Teflon. The electrodes were electrochemical characterized in lithium cellby charge/discharge cycles. The electrochemical tests comprised low rate cycling, cycling at C/rate andcycling at different rates. © Elsevier Ltd
Ricerca e sviluppo di materiali e processi per la realizzazione di materiali anodici con prestazioni migliorate. Test elettrochimici su anodi compositi
Full text linkIl presente rapporto descrive la preparazione e la caratterizzazione elettrochimica di anodi che utilizzano TiO2 (ossido di titanio), selezionato nel corso del periodo di attività ottobre 2011 - settembre 2012, in qualità di materiale attivo. L’ossido di titanio, preparato per via elettrochimica nei laboratori ENEA, è stato confrontato con TiO2 preparato sia mediante tecnica laser (ENEA) che commerciale. Gli anodi, costituiti dal materiale attivo (TiO2), un conduttore elettronico (carbone) ed un opportuno legante polimerico (Teflon, PTFE), sono stati preparati mediante miscelazione dei componenti e successiva pressatura. Tale procedura ha consentito di ottenere elettrodi omogenei (in spessore e composizione) aventi proprietà meccaniche molto buone ed adeguata porosità (al fine di garantire sufficiente penetrazione dell’elettrolita liquido).
Gli anodi a base di TiO2 sono stati caratterizzati in semi-celle Li/elettrolita liquido/Anodo in termini di capacità, cicli di vita ed efficienza coulombica a differenti regimi di corrente. I risultati ottenuti hanno mostrano che il materiale preparato per via elettrochimica esibisce le migliori prestazioni sia in termini di valore assoluto di capacità che ritenzione di capacità. La capacità nominale risulta pari a circa il 99% della capacità teorica (168 mA h g-1) mentre circa 125 mA h g-1 (> 74% capacità teorica) sono erogati anche a regimi medio-alti (C/2). Ad elevati regimi di corrente (> 1C) gli anodi presentano capacità apprezzabili (80 mA h g-1 e 60 mA h g-1 a 2C e 3C, rispettivamente). Pertanto circa il 36% della capacità erogata a C/10 (prossima a quella teorica) viene fornita a 3C ovvero ad una densità di corrente 30 volte superiore. Questo comportamento risulta appetibile per batterie in applicazioni alla rete elettrica che richiedono elevati valori sia di energia che potenza. Le attività svolte si riferiscono al periodo ottobre 2011–settembre 2012
Lithium-ion batteries based on titanium oxide, nanotubes and LiFePO4
No full textIn this paper, the morphology, the conformation,
and the electrochemical performance of TiO2 nanotubes and
LiFePO4 have been studied by using scanning electron microscope,
XRD, and charge/discharge cycles. The electrochemical
tests comprised low rate cycling, cycling at C rate,
and cycling at different rates. This work was finalized to the
fabrication of lithium-ion batteries based on the TiO2/LiFePO4
redox couple. Battery cells were assembled and electrochemical
tests were performed to evaluate cell capacity, power, and
energy. Further tests were carried out to evaluate the capacity
retention as a function of cycle number and discharge curren
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