LINEA DI ATTIVITÀ
LA3.1
Modellazione di strutture composite: matrice polimerica/porosa + ionomero anionico, per elettrolizzatori AEM.
Strumento/i principale utilizzato per IEMAP (o in generale il tipo di laboratorio)
LE 100 Fluidnatec – Stazione per elettrofilatura.
Tipo di misure che sono possibili da realizzare in questo laboratorio, con questo strumento/i
Preparazione di membrane elettrofilate composite.
Applicazione (su quali materiali è stato utilizzato)
Membrane a base di PSU home made preparate in ambito della LA.
Descrizione risultati raggiunti SAL2
Il deliverable D3.1 era stato modificato.
Il D3.1 – Software: Prodotto software GUI per lancio del job al primo anno a causa di ritardi nella elaborazione e partenza dei contratti non era stato prodotto in quanto la macchina di produzione non ancora acquisita ne i contratti Unisapienza e Nanofaber avviati. Era stata presentata la specifica del software ed i modelli che lo avrebbero composto.
In questo secondo anno viene invece fornito il manuale operativo per l’utilizzo del GUI (D3.2).
Il D3.3 (“Modelli FEM e statistici” ) in consegna al M36 era stato diviso in tre parti secondo le indicazioni dei revisori (a, b e c) con scadenze diverse:
D3.3a: modelli statistici base [16] – Presentato nel Sal 1;
D3.3b: relazione intermedia dei modelli FEM e statistici [24];
D3.3c: relazione finale dei modelli ottenuti [36].
In questa fase è stata quindi completata la relazione intermedia dei modelli FEM statistici (D3.3b). All’interno del rapporto vengono presentati:
- simulazione numerica multiD di una Membrana Composita a Scambio Anionico per Elettrolizzatori;
- modello tridimensionale del processo ad elementi finiti con il software commerciale Comsol Multiphysics della macchina per electrospinning FLUIDNATEK LE-100.
Risultati attesi POA
Costruzione di due modelli:
- un modello (in Comsol) computazionale TOP-DOWN agli elementi finiti che dalle specifiche della membrana e del processo ne preveda le performance;
- un set di modelli (in MINITAB) euristico-statistici che attraverso una metodologia DOE estraggano dai risultati sperimentali le funzioni performance-parametri di processo per ogni sistema materiale considerato.
Benefici e prospettive di applicazione per il sistema energetico nazionale
La sintesi di membrane anioniche affidabili ed economiche da utilizzare come membrane a scambio anionico (AM) in elettrolizzatori alcalini a membrana (AEM) è uno dei punti fondamentali per l’ottenimento di tecnologie di produzione dell’idrogeno pulite. In particolare il miglioramento della conduttività e della stabilità meccanica della membrana uniti alla necessità di una riduzione dei costi di produzione rimangono ostacoli chiave per realizzare il potenziale degli AEM.
REFERENTE/I
Alfonso Pozio ENEA TERIN – PSU – ABI
Via Anguillarese 301 Roma
FIGURE CON RELATIVE DIDASCALIE ESAUSTIVE
Figura 1
Didascalia
Un confronto tra la vera punta del sistema Fluidnatek a) e il corrispondente modello Comsol a maglie b).
Figura 2
Didascalia
Andamento del campo elettrico per due diverse posizioni dell’ago sopra l’area di lavoro: xN = 460 mm, yN = 294 mm, zN = 539 mm (a) e xN = 580 mm, yN = 294 mm, zN = 539 mm (b).
Livello di innovazione
Il livello di innovazione di questa linea di attività rispetto allo stato dell’arte è interessante. I prodotti commerciali esistenti sul mercato non soddisfano pienamente le specifiche necessarie per questo tipo di materiali, sono costosi e non esiste una produzione nazionale in grado di soddisfare una eventuale richiesta interna. In particolare questa LA si propone di guidare il processo di produzione attraverso la modellazione di strutture composite. La possibilità di implementare un nuovo tipo di processo industriale per ottenere, partendo da diversi precursori di polimeri ottenuti per sintesi, membrane a conduzione anionica potrebbe facilitare l’azione di R&D in questo settore specifico.
Disseminazione
Conferenze: G. Di Lorenzo, E. Stracqualursi, R. Araneo, A. Pozio, A. Rinaldi, L.A. Hein, “3D FEM Simulation of Electrospinning Machine for the Study of Full-Scale Electrostatic Field on the Electrohydrodynamic Process”, EEEIC, Madrid, Spain, 6-9 June 2023.
