LINEA DI ATTIVITÀ
LA 3.2
Descrizione risultati raggiunti LA
Trasferimento al team ENEA know-how industriale e attività di training/coaching per la fabbricazione multi-step di membrane tramite co-filatura di polisulfone ed elettrolita, oltre a metodologie statistiche per analizzare la correlazione tra parametri di processo e proprietà meccaniche.
È proseguito inoltre lo sviluppo software, con la realizzazione del backend e servizi aggiuntivi per l’infrastruttura LE100.
Nel contesto della fabbricazione di membrane multifase per AEM mediante elettrofilatura, sono state esplorate due strategie:
TEST 1: Infiltrazione di una membrana scheletrica con un elettrolita (es. Fumion) per ottenere un composito conduttivo.
TEST 2: Elettrofilatura/spraying di una miscela polimero-elettrolita (es. Fumion) per generare una membrana multifase direttamente.
Il primo approccio è risultato più semplice da implementare, mentre il secondo è risultato più complesso ma promettente in termini di prestazioni. Trasferimento al team ENEA know-how industriale e attività di training/coaching per la fabbricazione multi-step di membrane tramite co-filatura di polisulfone ed elettrolita, oltre a metodologie statistiche per analizzare la correlazione tra parametri di processo e proprietà meccaniche.
Il primo approccio è risultato più semplice da implementare, mentre il secondo è risultato più complesso ma promettente in termini di prestazioni.
Risultati attesi nel POA
La linea di attività LA3.2 contribuisce in modo strategico allo sviluppo di tecnologie avanzate per la produzione di membrane anioniche (AEM), fondamentali per l’efficienza e la sostenibilità di sistemi elettrochimici per la generazione e lo stoccaggio di energia, come gli elettrolizzatori alcalini. L’impiego di un processo automatizzato, scalabile e personalizzabile, basato su tecniche avanzate di deposizione (elettrospinning, inkjet-spraying, dipping), abilita la produzione efficiente e flessibile di materiali compositi ad alte prestazioni, con poteI risultati ottenuti — tra cui il trasferimento di competenze industriali al team ENEA, l’ottimizzazione della fabbricazione multi-step e lo sviluppo del software per l’infrastruttura LE100 — rafforzano la capacità tecnologica nazionale e l’autonomia produttiva nel settore delle energie rinnovabili. Inoltre, le due strategie sperimentate per la realizzazione di membrane multifase offrono: Soluzioni a basso rischio e facilmente implementabili (TEST 1) per un rapido trasferimento industriale. Innovazioni ad alto potenziale (TEST 2) per future generazioni di materiali con elevate performance. Nel medio-lungo termine, questa linea di attività può contribuire a: Ridurre la dipendenza da tecnologie estere. Aumentare l’efficienza dei sistemi a idrogeno. Supportare la decarbonizzazione del sistema energetico nazionale, impiego diretto in filiere nazionali legate all’idrogeno verde e alla transizione energetica.
REFERENTE/I
Liberato Manna – Istituto Italiano di Tecnologia
Deliverable consegnati con questo LA
D3.6- Rapporto tecnico: “Analisi di tecniche di deposizione automatica per la produzione di membrane composite”
Livello di innovazione
La linea di attività LA3.2 presenta un elevato grado di innovazione rispetto alla letteratura scientifica e tecnologica, sia per gli approcci di fabbricazione adottati, sia per l’integrazione modello–esperimento–automazione, attualmente poco diffusa nel contesto della produzione di membrane AEM. LA3.2 impiega un impianto prototipale multi-tecnologico e automatizzato, che consente la fabbricazione multi-step di membrane composite tramite elettrospinning, inkjet-spraying e dipping, in modo combinato e sinergico. La possibilità di costruire strutture layer-by-layer con alto grado di personalizzazione rappresenta un avanzamento significativo rispetto ai metodi standard documentati in letteratura. L’interazione diretta con i modelli matematici sviluppati nella LA3.1 (basati su dati reali e aggiornati in tempo reale) consente ottimizzazione parametrica e adattività del processo, anticipando problematiche di scala-up e favorendo una transizione più rapida verso applicazioni industriali. Le due strategie sviluppate (TEST 1 e TEST 2) offrono un confronto diretto tra soluzioni pragmatiche e approcci innovativi ad alto potenziale, consentendo di bilanciare fattibilità a breve termine e sviluppo tecnologico di lungo periodo. In particolare, la co-elettrofilatura di polimero strutturale ed elettrolita (TEST 2) è poco documentata nella letteratura attuale e può aprire nuove strade per membrane funzionalizzate ad alte prestazioni.
Disseminazione
Articoli: S. Rakhshani, R. Araneo, A. Pucci, A. Rinaldi, C. Giuliani and A. Pozio, “Synthesis and Characterization of a Composite Anion Exchange Membrane for Water Electrolyzers (AEMWE)”, Membranes, 13/1, (2023), 109.
