Renewable energy conversion into platform molecules
Conversione di energia da fonti rinnovabili e anidride carbonica in nuove molecole piattaforma (H2, CO) da utilizzare per la produzione di combustibili (synthetic fuels, solar fuels) e chemicals di vario tipo.
L’infrastruttura ha l’obiettivo di studiare tecnologie elettrochimiche e foto-elettrochimiche innovative per la produzione integrata di vettori di energia e di chemicals sintetici (e.g. solar fuels and chemicals). Essa permetterà l’analisi di differenti stage della filiera di produzione, stoccaggio ed utilizzo di fuels and chemicals.
Al suo interno si uniscono 2 filoni di ricerca. Una prima linea si focalizza sulla caratterizzazione sperimentale delle proprietà di schiume liquide per applicazioni foto-elettro-catalitiche, e della loro modellazione e ottimizzazione con strumenti di intelligenza artificiale. Una seconda linea sullo studio di processi/sistemi elettrochimici ad alta temperatura e alta efficienza, e processi/sistemi termo-foto-catalitici, per la produzione delle molecole piattaforma e molecole finali.
Da un lato, l’infrastruttura elettrochimica prevede la sperimentazione su sistemi ad alta temperatura (SOC, PCC, mixed anionic-protonic conductors). I sistemi elettrochimici ad alta temperatura permettono una elevata flessibilità in termini di flussi in ingresso (elettrolisi e co-elettrolisi in modalità elettrolizzatore, e multi-fuel operation in modalità fuel cell).
I test includono la caratterizzazione del sistema in differenti condizioni di lavoro (sia test di performance che durabilità), analizzandone anche le performance in modalità reversibile. Dall’altra, si studieranno sistemi innovativi con schiume funzionalizzate per applicazioni foto-elettrico-chimiche e (foto-)termiche, predisponendo un opportuno sistema di acquisizione dati e di calcolo, anche supportato da modelli a rete neurale per l’elaborazione di immagini e dati sperimentali.
I sistemi saranno installati presso il Laboratorio Codegone (DENERG).
È previsto il potenziamento di un banco prova precedentemente installato presso DENERG.
La presente proposta progettuale è mirata alla costruzione del sistema impiantistico, al progetto e realizzazione del sistema di misura, monitoraggio e controllo ed alla messa in rete della facility sperimentale.
E’ prevista l’installazione di un nuovo banco prova per la caratterizzazione di schiume per applicazioni foto-elettrochimiche e foto-termiche finalizzate alla produzione di combustibili solari e altre applicazioni energetiche. Tale banco prova sarà corredato di opportuno sistema di acquisizione automatico e analisi dati e immagini facente uso di strumenti AI.
Si prevede di contribuire alla conoscenza di tecnologie elettrochimiche e foto-elettrochimiche innovative per la produzione integrata di vettori di energia e di chemicals sintetici attraverso l’offerta di seguenti servizi:
- Didattica. Laboratori su produzione e stoccaggio idrogeno all’interno dei corsi Polygeneration and Advanced Energy Systems (LM Energetica, Prof. Santarelli), Energy Storage (LM Energetica, Prof. Chiavazzo), Machine Learning for Energy Applications (LM Energetica, Prof. Bergamasco), Advanced Solar Energy Technologies (Dottorato Energetica, Prof. Bergamasco), Master Erasmus Mundus HySET (coordinatore europeo Prof. Santarelli), Master InnoEnergy SELECT (Prof. Santarelli), Master Erasmus Mundus DENSYS (Prof. Gandiglio).
- Collaborazione con altre infrastrutture di ricerca. Possibile interazione con altri gruppi di ricerca (per esempio test di profili elettrici in collaborazione con gruppo elettrica). Collaborazione con il gruppo di lavoro IDE2 per stoccaggio di fuels in matrici solide.
- Collaborazione con stakeholders. Forte interesse per queste tecnologie da parte di stakeholder quali i produttori di tecnologie (SolydEra, Elcogen, etc.), aziende del settore energetico quali SNAM, Enel Green Power, ENI, TOTAL, SHELL, EDF, nonché collaborazione scientifiche con università straniere prestigiose quali ad esempio Università di Leiden e Uppsala.
Collaborazioni in progetti Horizon EU (SOFFHICE, TULIPS, AMPS, HYP3D, ELECTROLIFE, H2 Academy, H2SHIFT, ECOLEFINS), progetti di ricerca aziendali già in corso con ENI, SNAM, EDF, SHELL, REPSOL, e attività PNRR.
