Anche la Divisione Tecnologie e processi dei materiali per la sostenibilità ha partecipato all’ultima Edizione Europea del Maker Faire, uno degli eventi più rilevanti a livello internazionale sull’innovazione che ogni anno prevede la partecipazione di più di 100.000 visitatori e che si è svolto a Roma dal 20 al 22 ottobre scorso, presentando le attività del progetto “Materiali di Frontiera per usi energetici” (PTR 2022-2024).

Presso lo stand organizzato dalla CSEA, Cassa per i servizi energetici e ambientali, sono stati infatti presentati alcuni dei dimostratori realizzati e sono state descritte, ad un pubblico non specializzato, le attività di ricerca svolte all’interno del progetto.

Il progetto è organizzato in 5 Work Package focalizzati sullo sviluppo di materiali e l’utilizzo di tecnologie innovative per il settore elettrico. Le tematiche principali sono, l’energy harvesting (WP 1 e 2), la manifattura additiva (WP 3 e 4) e la catalisi (WP 5).

Nel WP1 è prevista la progettazione e lo sviluppo di materiali innovativi ed alternativi ai tellururi (di tipo inorganico e trasparente, silicio e organici ibridi) e la realizzazione di dispositivi TEG (thermoelectric generator), anche operanti in regime dinamico, per l’ottimizzazione della conversione del calore a bassa temperatura in energia elettrica. È prevista inoltre l’analisi dell’accoppiamento dei dispositivi TEG ai materiali a cambiamento di fase (PCM).

Nel WP2 si intende promuovere l’uso di tecnologie innovative, sostenibili e a basso costo per il recupero di energia attraverso lo sviluppo di materiali e dispositivi piroelettrici e dei relativi metodi di fabbricazione. Saranno realizzati dispositivi piroelettrici prototipali in grado di recuperare energia dall’ambiente esterno e di accumularla per l’impego in diverse applicazioni.

Il WP3 e il WP4 intendono promuovere le tecnologie di Additive Manufacturing (AM) e lo sviluppo di metodi e materiali per la riduzione dell’impatto energetico sia per la produzione di specifici componenti per impianti di produzione di energia sia nel successivo esercizio. Le tecnologie additive consentono la produzione di componenti con notevole riduzione dell’utilizzo delle materie prime, con la potenziale riduzione del consumo di energia e la possibilità di realizzare geometrie complesse, difficilmente realizzabili con le tecnologie convenzionali, quali quelle sottrattive e di fonderia. Le tecnologie additive consentono la produzione di componenti con notevole riduzione dell’utilizzo delle materie prime, con la potenziale riduzione del consumo di energia e la possibilità di realizzare geometrie complesse, difficilmente realizzabili con le tecnologie convenzionali, quali quelle sottrattive e di fonderia. È inoltre possibile realizzare componenti che non richiedono l’assemblaggio di più pezzi. La maggiore flessibilità della manifattura additiva, rispetto a quella tradizionale, consente di adeguare, semplicemente agendo su modelli CAD, anche sulla base di ottimizzazioni ottenute mediante simulazioni numeriche, la geometria dei componenti. Nel WP3 è previsto lo sviluppo di una lega metallica per processi additivi per applicazioni in ambiente alcalino, l’implementazione di processi di plasma termico per la produzione e sferoidizzazione di polveri metalliche, la realizzazione di scambiatori di calore per macchine ad assorbimento e di heat pipe, la realizzazione di turbine per impianti ORC (Organic Rankine Cycle) e di giranti per pico-impianti idroelettrici. Nel WP4 è previsto lo sviluppo di una feedstock ceramica destinata alla realizzazione, mediante additive manufacturing (AM), di un componente ceramico operante in ambito energetico, in particolare, in una microturbina a gas (MTG).

Il WP 5 è dedicato allo sviluppo di catalizzatori sostenibili in termini di materie prime e consumo di energia. Le attività si inquadrano nel contesto più generale della catalisi, fondamentale sia nella produzione della clean energy (es. celle a combustibile) che nei processi industriali (es. industria chimica). Le attività in particolare sono orientate: (i) all’ottenimento di elettrocatalizzatori Pt-free, a base carbonio; (ii) alla sintesi di nanoparticelle magnetiche (leghe a base Ni e Co) su supporti (g.Al2O3) da utilizzare come catalizzatori in processi termochimici alimentati mediante induzione elettromagnetica per la produzione distribuita di idrogeno (in ottica power to chemical) con particolare riferimento al processo di bi-reforming.

Responsabile del Progetto: Daniele Mirabile Gattia

• Responsabile WP1: Francesca Di Benedetto
• Responsabile WP2: Amelia Montone
• Responsabile WP3: Daniele Mirabile Gattia
• Responsabile WP4: Francesca Mazzanti
• Responsabile WP5: Federica De Riccardis

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