RdS – Materiali di frontiera per usi energetici

Piano triennale di realizzazione 2019-2021 della ricerca di sistema elettrico nazionale. Progetto: Materiali di frontiera per usi energetici

Responsabili: Alessandra Sanson

Personale coinvolto: Angela Gondolini, Elisa Mercadelli, Alex Sangiorgi, Simone Casadio, Andrea Bartoletti, Paola Pinasco, Cesare Melandri

Data di inizio: 2019
Durata: 36 mesi
Finanziamento totale CNR: 700.000 € (WP2 368.993,97 €)
Bando: Accordo di programma MiSE-CNR
Coordinatore: Lidia Armelao (CNR-ICMATE)
Consorzio: CNR, Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia
Sito ufficiale: http://www.ricercadisistema.it/#/

I materiali rappresentano una key enabling technology fondamentale per lo sviluppo di sistemi energetici sempre più pervasivi ed efficienti. Il presente progetto si focalizza su due ambiti che stanno assumendo crescente importanza per una transizione energetica green: lo sviluppo di tecnologie eoliche per ambienti marini e di un’economia dell’idrogeno legata alle tecnologie solari.

Nell’ambito della solar-driven chemistry, un aspetto tecnologico importante è rappresentato da separazione/cattura/ purificazione dei gas (reagenti e prodotti) impiegati. Questa tematica è intimamente collegata con lo sviluppo di sistemi efficienti per la separazione e purificazione dell’idrogeno da altri gas di processo. Le tecnologie a membrana possono essere una soluzione interessante se si utilizzano materie prime a basso costo e reperibili, e materiali opportunamente ingegnerizzati per la specifica applicazione.

In questo contesto, CNR-ISTEC è coinvolto nel WP2, “Sviluppo e sperimentazione di membrane metalliche e ceramiche per la separazione selettiva di H2”, avente come scopo finale l’utilizzo di membrane composite totalmente ceramiche, caratterizzate da architettura asimmetrica (strato denso attivo supportato su un substrato poroso), per la separazione di idrogeno ad alte temperature, accoppiando una fase a conduzione protonica a base di BaCe0.65Zr0.2Y0.15O3-δ (BCZY) con una fase a conduzione elettronica, ceria drogata con Gd (GDC).

In particolare, scopo dell’attività di CNR-ISTEC è: i) l’identificazione di metodi validati e standardizzati per la caratterizzazione termo-meccanica di nastri ceramici in verde ottenuti mediante colaggio su nastro, necessari alla produzione di membrane ceramiche asimmetriche. ii) Produzione di membrane ceramiche altamente performanti con supporto poroso ingegnerizzato mediante tecniche di freeze casting e microestrusione. iii) Studio delle proprietà meccaniche delle membrane ceramiche prodotte valutando l’influenza di fenomeni di invecchiamento quando esposte in diverse atmosfere operative.

Pubblicazioni

• E. Mercadelli, A. Gondolini, D. Montaleone, P. Pinasco, S. Escolástico, J.M. Serra, A. Sanson “Production strategies of asymmetric BaCe0.65Zr0.20Y0.15O3-δ–Ce0.8Gd0.2O2-δ membrane for hydrogen separation” Int. J. Hydrogen En. (2020) 45 (12), 7468-7478
• E. Mercadelli, A. Gondolini, D. Montaleone, P. Pinasco, A. Sanson “Innovative strategy for designing proton conducting ceramic tapes and multilayers for energy applications” J. Eur. Ceram Soc. 41 (1) (2021) 488-496.