LINEA DI ATTIVITÀ
LA3.2, LA3.3
Questo task è parallelo alla LA3.1 e complementare ad esso. La linea LA3.2 ha l’obiettivo di definire un processo di produzione accelerato multi materiale tramite un macchinario prototipale per advanced manufacturing “informato” dai modelli matematici di LA3.1.
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 delle LA.
Descrizione risultati raggiunti SAL2
La strategia perseguita per l’ottenimento di membrane multifase AEM attraverso electrospinning è stata duplice:
- infiltrazione di una membrana (backbone) attraverso un elettrolita al fine di creare un separatore composito per la conduttività anionica;
- electrospinning ed electrospraying di una soluzione mista di un polimero (strutturale) e un elettrolita (ad es. Fumion). Questo secondo approccio, previsto nel secondo anno, sposta l’ambito su sistemi complessi multi-tecnica (in questo caso almeno binari).
Benefici e prospettive di applicazione per il sistema energetico nazionale
Essendo l’attività complementare alla precedente i benefici e le prospettive sono gli stessi. 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
Immagine SEM di una membrana commerciale (Celgard3401) (sx)e di una membrana in polisolfone (PSU) ottenuto per elettrospinning (dx).
Figura 2
Didascalia
Immagine SEM di membrane in PSU ottenute per elettrospinning e caricate con Fumion 1%). Condizioni Electrospinning: sx) T=27 °C, RH=45%, d=16 cm, FR= 0.6 ml/h, and ΔV=26 V e dx) T=22 °C, RH=40%, d=10 cm, FR= 1 ml/h, and ΔV=26 V.
Deliverable consegnati
D3.5 – Prototipo: Stazione di prototipazione multifunzionale, con controllo ambientale e automatizzato.
Livello di innovazione
Il livello di innovazione di questa linea di attività rispetto allo stato dell’arte è buono in quanto le metodiche di preparazione attuali nella R&D sono essenzialmente manuali e poco automatizzate, questo determina una scarsa riproducibilità dei prodotti. L’implementazione di una macchina di elettrofilatura può migliorare notevolmente questo aspetto. La possibilità di elettrofilare diversi tipologie di polimeri conduttori in modo controllato ed informato da modelli predefiniti agevola il lavoro di screening.
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.
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.
