Il successo della transizione energetica dipende da una trasformazione del settore energetico globale da fonti fossili a fonti a zero
emissioni di carbonio entro la seconda metà di questo secolo, riducendo le emissioni di CO2 per mitigare i cambiamenti climatici e limitare
la temperatura globale entro 1,5° rispetto ai livelli preindustriali. Tuttavia, la decarbonizzazione del settore energetico richiede un'azione
urgente su ampia scala, che vede l’elettrificazione, e il miglioramento dell’efficienza come fattori chiave del cambiamento, assieme ad un
sostanziale sviluppo di energie rinnovabili, di una economia dell’idrogeno e di altre fonti sostenibili.
Lo sviluppo di nuovi materiali, più efficienti, maggiormente sostenibili e/o con nuove funzionalità non solo può portare ad aumentare le
performance delle tecnologie attualmente disponibili, ma offre anche la possibilità di nuove applicazioni e tecnologie che, sebbene ad uno
stato di maturità inferiore, possono rappresentare valide alternative per lo sviluppo e la resilienza della rete energetica nazionale.
In questo panorama, quindi, risulta strategico un progetto che mira all’identificazione di nuovi materiali e dispositivi, più efficienti e
sostenibili.
A questo scopo, le attività di questo progetto sono incentrate su materiali e dispositivi che permettano una migliore penetrazione delle
rinnovabili e di nuovi vettori energetici (idrogeno e gradienti salini) ed un efficientamento energetico dei processi industriali; più in
particolare per lo sviluppo di
1-membrane per la produzione di Idrogeno da mezzi di stoccaggio alternativi (ammoniaca), sua separazione e successiva conversione in
energia o bulk chemicals, nonché per la produzione di energia da gradienti salini
2- rivestimenti per mantenere elevata l’efficienza aerodinamica e rendere più durature le pale eoliche soprattutto in ambienti severi come
quelli marini
3 - materiali e dispositivi per il recupero energetico da cascami termici.
Per raggiungere questi obiettivi, l’attività di ricerca su membrane ceramiche per la separazione e conversione dell’idrogeno sarà volta
all’ottimizzazione e validazione del loro processo di produzione mediante tecnologia additiva (i.e. microestrusione 3D) a basso impatto
ambientale, potenzialmente in grado di promuoverne scale-up ed industrializzazione. Verranno altresì sviluppati innovativi sistemi
catalitici ad uso ridotto di metalli nobili, da integrare su membrane composite ceramiche aventi struttura asimmetrica, per la produzione
di membrane reattive (da utilizzarsi in reattori a membrana). Tali sistemi, ad oggi non ancora investigati in letteratura, sono di cruciale
importanza per lo sviluppo di reattori sempre più efficienti per un vasto range di reazioni quali water gas shift e ossidazione parziale di
metano ed eventuali reazioni di deidrogenazione parzialmente ossidativa importanti per il sistema energetico e industriale per la
produzione di bulk chemicals.
Analogamente lo sviluppo di reattori a membrana metallica che convertano l'ammoniaca in idrogeno e la separino permette di fornire una
fonte efficiente e affidabile di idrogeno pulito. Verranno quindi sviluppati sistemi a multistrato che integrino in un unico materiale il
catalizzatore per la conversione di ammoniaca e la membrana per la separazione selettiva in continuo di idrogeno. Tali sistemi risultano
essenziali nell’ottica di un'economia dell’idrogeno che prevede il trasporto di idrogeno come ammoniaca e poi la sua separazione dove
l’idrogeno deve essere impiegato.
Nuove membrane a scambio ionico verranno realizzate utilizzando liquidi ionici polimerizzabili (PIL). Si intende infatti sfruttare le
proprietà intrinseche dei liquidi ionici in termini di conducibilità, realizzando però una microstruttura reticolata, stabile e non solubile in
ambiente acquoso. L’obiettivo è produrre le prime membrane a base di PIL appositamente sviluppate per il re