Elettrochimica
A.A. 2025/2026
Learning objectives
L'insegnamento si propone di fornire un'approfondita preparazione culturale nei diversi aspetti dell'elettrochimica, sia teorica sia sperimentale, oltre ad una padronanza del metodo scientifico di indagine e ad un'ampia autonomia nell'ambito della progettazione di processi elettrochimici. In questo contesto, l'insegnamento si propone di richiamare le nozioni di base della termodinamica e cinetica elettrochimica e di fornire agli studenti approfondimenti specifici sui parametri che controllano i processi elettrolitici, sia per la trasformazione dell'energia chimica in energia elettrica sia per la trasformazione dell'energia elettrica in energia chimica. Inoltre, scopo dell'insegnamento è che gli studenti acquisiscano conoscenze e comprendano i processi elettrochimici innovativi applicati alla conversione dell'energia ed alla produzione industriale di importanti intermedi.
Expected learning outcomes
Lo studente sapra' definire e calcolare i potenziali dei semielementi galvanici e di cella, comprendere i parametri che incidono sulle sovratensioni, l'effetto del solvente e dell'elettrolita; sapra' utilizzare l'equazione di Butler Volmer e della retta di Tafel per un meccanismo multi-step. Comprendera' l'uso di materiali diversi come elettrodi in processi inner-sphere and outer-sphere. Padroneggera' i processi di conversione dell'energia e dei processi industriali, quali cloro-soda, produzione di adiponitrile ed elettrodeposizione.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Course syllabus and organization
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
I contenuti del corso sono:
- ripasso dei concetti base di termodinamica elettrochimica: Reversibilità pratica, elettrochimica e termodinamica; termodinamica della cella galvanica; i potenziali di Volta, di superficie e Galvani; il potenziale elettrochimico; formazione del doppio strato elettrico; termodinamica dell'interfase: la curva elettrocapillare. I modelli di Helmholtz, Guy-Chapmann e Stern. Adsorbimento di anioni. La teoria di Debye Huckel. La legge limite e la legge estesa. I limiti della teoria di D-H. Diagrammi di Pourbaix.
- ripasso dei concetti base di cinetica elettrochimica applicati ad una reazione monostep monoelettronica: equazione di Butler Volmer e retta di Tafel. Le curve di Morse. Il fattore di simmetria, la densità di corrente di scambio. Ordine di reazione
- Reazioni di trasferimento elettronico multistep-multielettroniche. Il coefficiente di trasferimento.
- Teoria di Marcus
- La densità di corrente limite e modifica delle equazioni fondamentali della cinetica elettrochimica quando il trasferimento di materia è lo stadio cineticamente determinante.
- Elettrocatalisi e meccanismi di reazione. In particolare, si analizzeranno i meccanismi per la reazione di evoluzione di idrogeno, evoluzione/riduzione di ossigeno, e per alcune reazioni organiche.
- Processi elettrochimici industriali. Verranno analizzati il processo cloro/soda, i processi di elettrodeposizione, e infine il processo di produzione dell'adiponitrile
- Sistemi avanzati di conversione di energia.
- ripasso dei concetti base di termodinamica elettrochimica: Reversibilità pratica, elettrochimica e termodinamica; termodinamica della cella galvanica; i potenziali di Volta, di superficie e Galvani; il potenziale elettrochimico; formazione del doppio strato elettrico; termodinamica dell'interfase: la curva elettrocapillare. I modelli di Helmholtz, Guy-Chapmann e Stern. Adsorbimento di anioni. La teoria di Debye Huckel. La legge limite e la legge estesa. I limiti della teoria di D-H. Diagrammi di Pourbaix.
- ripasso dei concetti base di cinetica elettrochimica applicati ad una reazione monostep monoelettronica: equazione di Butler Volmer e retta di Tafel. Le curve di Morse. Il fattore di simmetria, la densità di corrente di scambio. Ordine di reazione
- Reazioni di trasferimento elettronico multistep-multielettroniche. Il coefficiente di trasferimento.
- Teoria di Marcus
- La densità di corrente limite e modifica delle equazioni fondamentali della cinetica elettrochimica quando il trasferimento di materia è lo stadio cineticamente determinante.
- Elettrocatalisi e meccanismi di reazione. In particolare, si analizzeranno i meccanismi per la reazione di evoluzione di idrogeno, evoluzione/riduzione di ossigeno, e per alcune reazioni organiche.
- Processi elettrochimici industriali. Verranno analizzati il processo cloro/soda, i processi di elettrodeposizione, e infine il processo di produzione dell'adiponitrile
- Sistemi avanzati di conversione di energia.
Prerequisiti
Conoscenze base di termodinamica e cinetica.
Metodi didattici
Lezioni frontali in aula. Sito Ariel per scaricare le slide discusse in aula
Materiale di riferimento
Verranno messe a disposizione sulla piattaforma ARIEL le presentazioni Power Point presentate e discusse a lezione.Testi raccomandati:
- J.O.M. Bockris, A.K.N. Reddy "Modern Electrochemistry - 2A" Kluwer Academic Publishers;
- M. A. Brett and A. M. Oliveira Brett, "Electrochemistry: Principles, Methods, and Applications" Oxford University Press.
- A. J. Bard, L. R. Faulkner; "Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications" - Wiley and Sons INC, New York.
- C.H. Hamann, A. Hamnett, W. Vielstich, "Electrochemistry, Wiley-VCH
The Power Point slides presented and discussed in classroom are available on the ARIEL platform.Recommended books:
- J.O.M. Bockris, A.K.N. Reddy "Modern Electrochemistry - 2A" Kluwer Academic Publishers;
- M. A. Brett and A. M. Oliveira Brett, "Electrochemistry: Principles, Methods, and Applications" Oxford University Press.
- A. J. Bard, L. R. Faulkner; "Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications" - Wiley and Sons INC, New York.
- C.H. Hamann, A. Hamnett, W. Vielstich, "Electrochemistry, Wiley-VCH
- J.O.M. Bockris, A.K.N. Reddy "Modern Electrochemistry - 2A" Kluwer Academic Publishers;
- M. A. Brett and A. M. Oliveira Brett, "Electrochemistry: Principles, Methods, and Applications" Oxford University Press.
- A. J. Bard, L. R. Faulkner; "Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications" - Wiley and Sons INC, New York.
- C.H. Hamann, A. Hamnett, W. Vielstich, "Electrochemistry, Wiley-VCH
The Power Point slides presented and discussed in classroom are available on the ARIEL platform.Recommended books:
- J.O.M. Bockris, A.K.N. Reddy "Modern Electrochemistry - 2A" Kluwer Academic Publishers;
- M. A. Brett and A. M. Oliveira Brett, "Electrochemistry: Principles, Methods, and Applications" Oxford University Press.
- A. J. Bard, L. R. Faulkner; "Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications" - Wiley and Sons INC, New York.
- C.H. Hamann, A. Hamnett, W. Vielstich, "Electrochemistry, Wiley-VCH
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Orale: verrà verificata la capacità di presentare, commentare e discutere i fenomeni e le equazioni presentate a lezione; verrà chiesto di discutere i grafici presentati a lezione, in relazione ai fenomeni elettrochimici che li determinano; · sarà richiesta la capacità di risolvere esercizi e problemi connessi ai temi svolti;
Professor(s)
Ricevimento:
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Ufficio