Elettrochimica
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
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.
Risultati apprendimento attesi
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.
Programma e organizzazione didattica
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;
Docente/i
Ricevimento:
Previo appuntamento via email
Ufficio