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IDROGENO

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INTERVENTO REALIZZATO AVVALENDOSI DEL FINANZIAMENTO OTTENUTO AI SENSI DELL’ACCORDO PROGRAMMATICO TRA LA REGIONE DEL VENETO E IL MINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE DEL 25.03.2005, PER LA REALIZZAZIONE DI UN DISTRETTO DELL’IDROGENO ATTRAVERSO INTERVENTI SPERIMENTALI DA SVILUPPARSI NELL’AREA DI PORTO MARGHERA, E SUCCESSIVO ADDENDUM DEL 22.12.2009 PROROGATO AL 31/12/2015. DGR 2611 DEL 18/12/2012 PROGETTO A REGIA REGIONALE.

03/06/2015

Veneto Nanotech, all'interno dell'addendum all'accordo programmatico per la realizzazione di un distretto dell'idrogeno a Porto Marghera (DGR 2611 del 18/12/2012) e grazie al finanziamento della Regione del Veneto (convenzione n. 28046 del 31/12/2012), ha sviluppato importanti attività di ricerca nel settore delle energie alternative, studiando diversi aspetti legati all'utilizzo dell'idrogeno come fonte di energia rinnovabile. È noto infatti come sia potenzialmente possibile produrre idrogeno a partire dall'energia solare, utilizzando sistemi idrolizzatori che scindono l'acqua in Idrogeno e Ossigeno molecolari, da poter utilizzare come combustibile e comburente all'interno di celle combustibile per la produzione di energia elettrica. Questo tipo di sistemi, in grado di alimentare impianti per uso stazionario sia domestico (3-6 kW) che industriale (100-500 kW), attualmente sono limitati nell'utilizzo, principalmente a causa dei costi di produzione delle celle. L'attività di Veneto Nanotech si è rivolta quindi ad affrontare alcuni temi essenziali per la riduzione dei costi e l'aumento di efficienza sia dei sistemi di conversione che di stoccaggio.

I progetti riguardano nello specifico:

- Studio del miglioramento dell'effetto barriera dei materiali plastici utilizzati per lo stoccaggio in bombola: l'uso di materiali come il PET per lo stoccaggio di Idrogeno a pressioni fino a 300 bar è un fattore chiave per ridurre il costo e il peso (e di conseguenza i costi di trasporto) dei contenitori che attualmente vengono realizzati in acciaio. I materiali metallici presentano limiti non solo per quanto riguarda l'aspetto del peso, ma anche per quanto riguarda l'infragilimento causato dalla elevata reattività dell'idrogeno. I contenitori in PET, rinforzati con rivestimenti in fibra di carbonio, consentono un notevole risparmio di peso, ma va incrementata la resistenza alla permeabilità ai gas. Veneto Nanotech ha studiato la possibilità di rivestire superficialmente i contenitori plastici contribuendo alla realizzazione di bombole con un leak rate inferiore a 0.2g/giorno/litro, che ha permesso la certificazione delle bombole per lo stoccaggio dell'idrogeno a 300 bar.

- Studio di membrane polimeriche ed elettrocatalizzatori per la realizzazione di stack basati su membrane a scambio protonico a migliorata efficienza: le membrane a scambio protonico sono un possibile supporto per la realizzazione di stack all'interno di celle a combustibile, che consentono elevate efficienze e basse temperature di esercizio. Un limite all'utilizzo di queste membrane è costituito dalla necessità di caricare gli elettrocatalizzatori con Platino. Grazie alla collaborazione con l'Università di Padova, sono stati realizzati elettrocatalizzatori con un quantitativo di Pt ridotto fino al 30% senza perdere efficienza, producendo stack che permettono di produrre densità di corrente elettrica fino a 2.5A/cm2.

- Studio di sensori ottici per Idrogeno: essendo l'idrogeno un gas infiammabile e con un'elevata capacità di permeare i materiali, è necessario prevedere, nei sistemi che utilizzano questo gas, dei sensori ad elevata sensibilità e a basso costo. Inoltre l'utilizzo di tecniche di rivelazione di tipo ottico, senza elementi in tensione a contatto col gas, riduce fortemente il rischio di incendio. Grazie alla collaborazione tra l'Università di Padova e il laboratorio Veneto Nanotech-LaNN di nanolitografia e nanofabbricazione, è stato possibile realizzare dei campioni di sensori ottici che combinano le potenzialità dei sistemi a nanoparticelle metallice in Oro-Platino immersi in matrici ceramiche, con i vantaggi dei sistemi ordinati realizzati grazie all'utilizzo di litografia che sfruttano l'elevata efficienza di accoppiamento della luce con strutture di tipo plasmonico. I sistemi con nanoparticelle infatti, se da un lato presentano efficienza di catalisi elevata per la reazione con Idrogeno, dall'altro, essendo fondamentalmente disordinati, manifestano curve di risposta ottica piuttosto allargate, a detrimento del rapporto segnale/rumore in un dispositivo. Per contro, i sistemi litografati permettono un estremo livello di ordine delle strutture realizzate, a diretto vantaggio della larghezza del picco di risposta e quindi del rapporto segnale/rumore. La combinazione di nanostrutture Au/Pt realizzate con nanolitografia, con matrici di materiali ceramici classicamente utilizzati per la rivelazione di gas quindi, ha consentito di realizzare dei substrati particolarmente efficienti per la rivelazione ottica.



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