AMBIENTE, TERRITORIO E ENERGIA

Membrane polimeriche a scambio anionico per la produzione di idrogeno verde

Abstract

Progetti di ricerca in collaborazione fra Università/Enti di ricerca e altri soggetti pubblici o privati con l’obbiettivo di sostenere percorsi di alta formazione che integrino le conoscenze teoriche con le competenze realizzate in specifici contesti d’esperienza.

Nome del Progetto
MOVE
Anno di pubblicazione
2023
Capofila
UNIPI

Nome del bando

Progetti di Alta Formazione attraverso l’attivazione di Assegni di Ricerca (Bando assegni di ricerca anno 2023)

Durata prevista
24 Mesi
60.000 €
Costo totale del progetto
30.000 €
Contributo erogato
1
Borse totali

Descrizione Bando

L’idrogeno verde, ovvero prodotto dall’elettrolisi dell’acqua alimentata con fonti di energia rinnovabile, ricopre un’importanza strategica nel processo di transizione energetica verso la neutralità carbonica. Tra le diverse tecnologie operanti a bassa temperatura, gli elettrolizzatori con membrana a scambio anionico (AEM) rappresentano quella, che seppur ad oggi meno consolidata sul mercato, gode di indiscussi vantaggi rispetto alle tecnologie più mature quali gli elettrolizzatori alcalini classici (AE) e quelli con membrana a scambio protonico (PEM). Tali vantaggi includono l’impiego di un elettrolita di supporto alcalino meno corrosivo (al limite anche la sola acqua deionizzata) e la possibilità (come le PEM) di essere alimentati con fonti di energia rinnovabile per loro natura intermittenti, pur non necessitando di catalizzatori a base di metalli nobili (PGM) e materiali molto costosi per altri componenti di cella. Tuttavia, al fine di promuovere la penetrazione dell’idrogeno nella domanda energetica finale è necessario ridurne il costo, intervenendo nelle specifiche aree della filiera, a partire dall’implementazione e consolidamento della tecnologia AEM. A tal fine è imperativo sviluppare membrane AEM ad alte prestazioni e più economicamente sostenibili. Negli elettrolizzatori le membrane AEM hanno una funzione multipla, in quanto agiscono da elettrolita solido e separatore degli effluenti gassosi e per questo devono rispondere a requisiti specifici in termini di elevata conducibilità e scambio ionico, proprietà barriera nei confronti dei prodotti gassosi e stabilità termica, meccanica e chimica. Inserendosi in questo scenario, il progetto di ricerca proposto si pone come obiettivo principale quello di sviluppare nuove membrane polimeriche AEM a partire da polimeri commerciali a basso costo mediante loro post-modifica con reazioni di aggraffaggio di unità monomeriche funzionalizzate con gruppi facilmente convertibili in cationi che assicurino conducibilità e scambio anionico. In seguito al processo di funzionalizzazione, i polimeri ottenuti verranno impiegati per la preparazione delle membrane AEM mediante tecnica di deposizione da soluzione e sottoposte a caratterizzazione chimica, meccanica, morfologica, di stabilità termica e chimica in condizioni alcaline ed elettrochimica sia ex-situ che in-situ eseguendo test in cella al fine di determinare le prestazioni e la durabilità delle membrane e confrontarle con quelle del benchmark commerciale.

Parole chiave:

MEMBRANE POLIMERICHE A SCAMBIO ANIONICO, ELETTROLISI DELL’ACQUA, IDROGENO VERDE
Pubblicato il: