Descrizione del modulo "Elettrolizzatori e celle rigenerative (ET.P03.012.002)"

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  • Descrizione del modulo "Elettrolizzatori e celle rigenerative (ET.P03.012.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Tali dispositivi possono soddisfare le esigenze individuali e collettive di accumulo energetico tramite l'accoppiamento di questi sistemi a fonti di energia rinnovabile (FER). Possono infatti utilizzare il surplus di energia proveniente da FER per la produzione di idrogeno da utilizzare successivamente in cella a combustibile per la generazione di elettricità. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le principali tematiche sviluppate in questo modulo riguardano: - la valutazione dei target di efficienza e di costo delle celle di elettrolisi e rigenerative operanti con membrane ad elettrolita polimerico (PEM); - l'individuazione degli sviluppi tecnologici necessari; - la ricerca e lo sviluppo di componenti innovativi; - la dimostrazione per la verifica del funzionamento di prototipi di elettrolizzatori e celle rigenerative di piccola taglia in modo da valutarne l'efficienza e le problematiche tecnologiche. (literal)
Competenze
  • Sintesi di elettrocatalizzatori a base di metalli nobili per l'evoluzione di H2 e per l'evoluzione di O2 in celle di elettrolisi. Sviluppo di catalizzatori bifunzionali per celle rigenerative. Sviluppo di GDE e MEA: elettrodi catodici a differente contenuto di Pt, elettrodi anodici con alta attività catalitica e stabilità a lungo termine. Sviluppo di membrane: Nafion re-cast, composite a base di Nafion con l'inclusione di ossidi igroscopici per operare a temperature prossime ai 150°C, membrane alternative a basso costo (non fluorurate). Studi riguardanti i flow-fields. Progettazione e realizzazione di stack e dimostrativi di piccola potenza. Progettazione e realizzazione stazioni di prova per la caratterizzazione elettrochimica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Per processi di produzione di catalizzatori, membrane, elettrodi, stack. (literal)
Tecnologie
  • Produzione elettrodi a diffusione gas (GDE) e membrane catalizzate (CM) tramite tecniche spray e hot-pressing. Produzione di membrane composite. (literal)
Obiettivi
  • I principali obiettivi per lo sviluppo di queste tecnologie sono l'aumento del tempo di vita e la diminuzione costi a parità di prestazioni. Questi obiettivi possono essere raggiunti attraverso lo sviluppo di componenti che permettano di operare in condizioni tali da semplificare drasticamente il dispositivo. Le competenze principali riguardano lo studio di materiali, la catalisi, l'elettrochimica, l'ingegneria meccanica, elettrica e dei materiali. (literal)
Stato dell'arte
  • La diffusione delle celle di elettrolisi e rigenerative di tipo PEM richiede che vengano superate le barriere che ancora limitano lo sviluppo e la diffusione su larga scala. E' necessario che vengano messi a punto prodotti in grado di competere, per affidabilità, durata e costi con gli altri dispositivi già in commercio. E' necessario, quindi, migliorare le caratteristiche di tali dispositivi in termini di costi, efficienza e durata partendo da ogni singolo componente (catalizzatori, membrane, elettrodi, piatti bipolari, stack, ecc.). (literal)
Tecniche di indagine
  • Tecniche di caratterizzazione dei componenti: analisi termica, analisi elementare, XRD, SEM, TEM, XPS. Caratterizzazione elettrochimica di componenti per celle di elettrolisi(elettrodi, membrane, catalizzatori),celle rigenerative, celle singole, stack e dimostrativi di piccola potenza. Spettroscopia di impedenza complessa. (literal)
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