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ELETTROCHIMICA

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Electrochemistry

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Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
CHI0080
Docente
Prof. Carlo Nervi (Titolare del corso)
Anno
1° anno, 2° anno
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
4
SSD attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti

Fondamenti di termodinamica e cinetica chimica. Significato dei potenziali redox e fondamenti delle misure elettrochimiche. Nozioni di base di matematica.

Fundamentals of thermodynamics and chemical kinetics. Meaning of redox potentials and basics of electrochemical measurements. Basics of mathematics.
Propedeutico a

Tesi

Thesis
Mutuato da
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Lo scopo del corso è fornire agli studenti la conoscenza dei principi dell'elettrochimica e delle tecniche elettrochimiche (ad es. cronoamperometria, voltammetria ciclica, Square Wave, ecc..). Oggigiorno conversione e stoccaggio di energia tramite tecniche elettrochimiche e fotochimiche sono diventate argomenti di assoluto interesse. Lo scopo del corso è di fornire le conoscenze di base e gli strumenti che permettono di comprendere la conversione fra le diverse forme di energia che coinvolgono movimento di elettroni. Ad esempio conversione luce - energia, energia elettrica - energia chimica, e tipicamente applicare le nozioni imparate alla produzione di energia (celle fotovoltaiche e fotocatalisi/fotosintesi artificiale, fuel cells), ed al suo stoccaggio (pile e accumulatori).

The aim of the course is to provide students with the knowledge of the principles of electrochemistry and electrochemical techniques (eg chronoamperometry, Cyclic Voltammetry, Square Wave, etc.). Nowadays energy conversion and storage through electrochemical and photochemical techniques have become topics of absolute interest. The aim of the course is to provide the basic knowledge and tools that allow to understand the conversion between the different forms of energy that involve the movement of electrons. For example, conversion light - energy, electrical energy - chemical energy, and typically apply the concepts learned to the production of energy (photovoltaic cells and photocatalysis / artificial photosynthesis, fuel cells), and to its storage (batteries and accumulators).

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza degli aspetti termodinamici e cinetiti dell'elettrochimica e applicazioni nel campo della produzione (celle fotoelettrochimiche, fotosintesi artificiale, fuel cells) e stoccaggio di energia (pile e accumulatori), con particolare attenzione alla sostenibilità ed all'ambiente. 

Knowledge of thermodynamics and kinetics aspects of electrochemistry and its applications in the field of energy production (photoelectrochemical cells, artificial photosynthesis, fuel cells) and energy storage (batteries and accumulators), with particular attention to the sustainability and the environment.

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Programma

Richiami di base di elettrochimica. Trasporto di materia in soluzione e teoria dei processi elettrochimici. Tecniche elettrochimiche (Cronoamperometria, polarografia, voltammetria ciclica, onda quadra, ecc..). Impiego della "Digital Simulation" (simulazione al calcolatore) per lo studio dei meccanismi elettrochimici. Equazione di Butler-Volmer. Aspetti sperimentali ed applicativi delle relazioni di Tafel. Reazioni chimiche omogenee associate, modifica del responso voltammetrico e studio di specie chimiche reattive all'elettrodo. Reversibilità/irreversibilità elettrochimica e chimica e meccanismi elettrochimici. Cenni alle tecniche basate sul concetto di impedenza. Applicazioni nel campo del risparmio energetico, sviluppo sostenibile e razionale sfruttamento delle risorse. Elettrochemiluminescenza (OLED), celle fotovoltaiche classiche e di terza generazione (DSSC), fotocatalisi e fotosintesi artificiale (produzione di idrogeno, riduzione della CO2), celle fotoelettrochimiche. Batterie e Pile.

Basic reminders of electrochemistry. Transport of matter in solution and theory of electrochemical processes. Electrochemical techniques (Chronoamperometry, polarography, cyclic voltammetry, square wave, etc.). Use of "Digital Simulation" for the study of electrochemical mechanisms. Butler-Volmer's equation. Experimental and applicative aspects of Tafel's relations. Homogeneous chemical reactions associated, modification of the voltammetric response and study of chemical species reactive to the electrode. Electrochemical and chemical reversibility / irreversibility, electrochemical mechanisms. Introduction to the techniques based on the concept of impedance. Applications in the field of energy saving, sustainable development and rational exploitation of resources. Electrochemiluminescence (OLED), classical and third generation photovoltaic cells (DSSC), photocatalysis and artificial photosynthesis (hydrogen production, CO2 reduction), photoelectrochemical cells. Batteries and Accumulators.

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Modalità di insegnamento

In classe, con l'ausilio di strumenti per la didattica.

In the class, with the help of tools for teaching.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale, con un esempio applicativo concreto (presentazione) potenzialmente utile al prosieguo della tesi

Oral examination, with a presentation on a practical example that could be useful for the thesis.

 

 

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Testi consigliati e bibliografia

Piero Zanello, Carlo Nervi, Fabrizia Fabrizi de Biani, "Inorganic Electrochemistry. Theory, Practice and Application", 2nd Ed., RSC, 2011, ISBN: 978-1-84973-071-6.

A.J. Bard, L. R. Faulkner, "Electrochemical Methods. Fundamentals and Applications", Wiley, New York.
A. E. Kaifer, M. Gómez-Kaifer, "Supramolecular Electrochemistry", Wiley-VCH, New York.
D. Astruc, "Electron Transfer and Radical Processes in Transition Metal Chemistry", Wiley-VCH, New York.

Piero Zanello, Carlo Nervi, Fabrizia Fabrizi de Biani, "Inorganic Electrochemistry. Theory, Practice and Application", 2nd Ed., RSC, 2011, ISBN: 978-1-84973-071-6.

A.J. Bard, L. R. Faulkner, "Electrochemical Methods. Fundamentals and Applications", Wiley, New York.
A. E. Kaifer, M. Gómez-Kaifer, "Supramolecular Electrochemistry", Wiley-VCH, New York.
D. Astruc, "Electron Transfer and Radical Processes in Transition Metal Chemistry", Wiley-VCH, New York.

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Note

Materiale Didattico:

Registrazione
  • Aperta
    N° massimo di studenti
    20 (Raggiunto questo numero di studenti registrati non sarà più possibile registrarsi a questo corso!)
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    Ultimo aggiornamento: 12/03/2019 17:28
    Location: https://lmchimica.campusnet.unito.it/robots.html
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