PROGETTI DI RICERCA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE (PRIN) - BANDO PRIN 2022
PROGETTI FINANZIATI - UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CASSINO E DEL LAZIO MERIDIONALE
Acronimo Prin2022_Dellagli_SUPERH2
ID Progetto 2022KWSRSA
Titolo Progetto SUstainable Proton–conducting solid oxide Electrolytic cells for Renewable H2 production at intermediate temperatures
Responsabile Scientifico locale DELL'AGLI - Gianfranco
Programma di finanziamento PRIN 2022
Ente finanziatore MIUR
Ruolo responsabile Partner
Finanziamento totale del progetto
249.141,00_€
Finanziamento per UNICAS
82.972,00_€
ID CALL PRIN_2022
Abstract Progetto Dispositivi efficienti e a basso costo per la produzione di idrogeno mediante l'utilizzo di energie rinnovabili potrebbero migliorare la transizione verso un'economia energetica a carbonio neutro. Il costo e le prestazioni dipendenti dalle dimensioni degli elettrolizzatori commerciali sono le limitazioni più rilevanti di queste tecnologie; inoltre, gli elettroliti più performanti sono tipicamente basati su materiali grezzi critici (CRM) e spesso subiscono la formazione di fasi secondarie (come i carbonati) che riducono le prestazioni elettrochimiche. Attraverso lo studio di nuovi materiali ceramici con limitati o nulli CRM critici, il progetto SUPERH2 si propone di aumentare l'uso di elettrolizzatori distribuiti per la generazione di H2. Sulla base di risultati preliminari recenti, il team di ricerca propone nuovi conduttori protonici basati su perovskiti ABO3 ad alta entropia opportunamente drogati (senza l'uso di CRM) da utilizzare come elettroliti in celle di elettrolisi a ossido solido che operano nell'intervallo di temperatura 400-600°C. Il progresso rispetto allo stato dell'arte è rappresentato dallo sviluppo di ceramiche innovative (ad esempio zirconati, molibdati e zincati, variamente drogati nei siti A e B) caratterizzate da elevata conducibilità (paragonabile a quella delle membrane polimeriche) e stabilità nell'intervallo di temperatura menzionato. Metodi solidi e innovativi chimici umidi saranno impiegati per garantire elevata purezza, omogeneità, limitata affinità per il CO2 e sinterabilità delle nuove perovskiti proposte. Elettroliti ermetici ai gas saranno realizzati mediante sinterizzazione convenzionale e tecniche di consolidamento più innovative come la sinterizzazione a scintilla plasma, la sinterizzazione a freddo e la sinterizzazione ad alta temperatura ultra veloce, queste ultime consentendo una riduzione consistente del tempo e/o della temperatura di sinterizzazione e del rischio di separazione di fase e reazione con il CO2. I materiali saranno approfonditamente analizzati in termini di composizione mineralogica, struttura e porosità, stabilità chimica e meccanica, comportamento elettrico per identificare la giusta via di processo per realizzare celle prototipo supportate da elettroliti da utilizzare come celle solide in modalità di elettrolisi. Elettrodi specifici saranno selezionati dalla letteratura per essere depositati mediante processi colloidali sull'elettrolita. La valutazione del comportamento elettrochimico di piccole celle sarà utile per ottimizzare le condizioni operative, minimizzare le perdite dovute al trasporto di portatori di carica, reattanti e prodotti. Sarà effettuato un test di durata di almeno 500 ore per le celle più promettenti al fine di determinare parametri come la conversione del combustibile e l'efficienza. I risultati ottenibili con il progetto SUPERH2 contribuiranno all'avanzamento delle attuali tecnologie, ben al di là dei confini identificati dal progetto stesso; la convalida di dispositivi elettrochimici innovativi che operano a temperature intermedie potrebbe consentire di superare la rigida barriera esistente tra le tecnologie per applicazioni a bassa (mobili o veicoli) e alta (stazionarie) temperatura con una nuova generazione di sistemi integrati sostenibili dal punto di vista ambientale.
SOTTO SETTORI ERC
Anno presentazione 2022
Anno Inizio Finanziamento 2022
Anno Fine Finanziamento 2024