Obiettivo 1: Produzione di idrogeno verde e pulito
REFERENTE/I
Valentina Naticchioni – ENEA
valentina.naticchioni@enea.it
Attività
Le attività sperimentali sono focalizzate sullo sviluppo di materiali e configurazioni innovative per l’elettrolisi dell’acqua con tecnologia AEM, una soluzione chiave di crescente interesse per la produzione di idrogeno verde. L’obiettivo principale è superare i limiti attuali di questa tecnologia, legati soprattutto alla stabilità delle mebrane e alle prestazioni degli elettrocatalizzatori. Per farlo, il lavoro ha previsto sia lo screening di materiali commerciali, sia il test di soluzioni innovative — come elettrocatalizzatori privi di metalli del gruppo del platino (PGM-free) e membrane prive di sostanze perfluorurate (PFAS-free) sviluppate in ENEA. Parallelamente, sono state messe a punto procedure ottimizzate per l’assemblaggio delle celle e la conduzione dei test.
Figura 1
Concept della linea 1.1.40
RISULTATI
Procedura Assemblaggio MEA – CCM
● Attivazione membrana in soluzione diluita di KOH
● Strato catalitico anodico a diretto contatto con un lato della membrana
● Strato catalitico catodico a diretto contatto con il lato opposto della membrana
● Strati di supporto in acciaio inossidabile posizionati su entrambi i lati esterni degli elettrodi
● Guarnizioni in PTFE di corretto spessore per garantire la tenuta
● Allineamento componentin CCM tra piastre bipolari
● Tenuta finale ottenuta applicando una coppia di serraggio controllata (~10 N·m) per garantire una compressione uniforme e l’integrità del contatto
RISULTATI
Protocollo di testing – single cell
Condizionamento: stabilizzazione elettrochimica;
Caratterizzazione di inizio vita: curve di polarizzazione e degli spettri di impedenza elettrochimica per valutare le prestazioni iniziali della cella;
Durabilità: test di durabilità a 50 °C in condizioni operative a corrente costante per almeno 100 ore;
Caratterizzazione di fine vita: curve di polarizzazione e degli spettri di impedenza elettrochimica eseguite per quantificare la degradazione elettrochimica della cella;
Analisi post-mortem: i componenti vengono caratterizzati mediante tecniche chimico-fisiche per identificare le degradazioni verificatisi durante il funzionamento.
Figura 2
Protocollo di testing
Figura 3
Curve di polarizzazione
Le curve di polarizzazione mostrano il comportamento elettrochimico delle MEA sottoposte al protocollo, evidenziando l’effetto della temperatura sull’efficienza di cella. Tra le membrane testate quella sviluppata in ENEA (ENEA 4) mostra il minor overpotential.
Figura 4
Grafico del calcolo della degradazione cumulative e della velocità di degradazione della MEA in esame
Figura 5
a) cella di elettrolisi 5cm2 b) MEA ENEA4 c) processo di produzione per elettrospinning e deposizione ionomero
Team di ricerca
Il team di ricerca si è avvalso della collaborazione di diverse competenze specialistiche e accademiche. La gestione operativa delle attività e la valutazione dei dati sono state curate dalla ricercatrice Valentina Naticchioni, mentre la caratterizzazione e la valutazione dei campioni post-mortem sono state affidate a Livia Della Seta, ricercatrice ENEA ed esperta SEM.Un contributo fondamentale allo sviluppo delle sperimentazioni è giunto dall’ambito universitario: in particolare, grazie all’attivazione di una borsa di dottorato presso l’Università della Calabria sotto la supervisione della Prof.ssa Petronilla Fragiacomo, il dottorando Ottavio Longo ha seguito da vicino le attività di laboratorio, affiancato negli ultimi mesi del progetto anche dalla studentessa Giulia Campolucci dell’Università Campus Bio-Medico di Roma. Infine, le attività di ricerca e sperimentazione sono state arricchite dalle preziose collaborazioni esterne con la Dr.ssa Somayyeh Rakshani di Nanofaber s.r.l. e con il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Andrea Pucci dell’Università di Pisa.
Istituzioni partecipanti alle attività della LA 1.1.40
In collaborazione con:
Documenti
Andrea Giovanelli, Matteo Atzeni, Somayyeh Rakhshani, Sharon Rotundo, Alfonso Pozio, Elisabetta Borsella, Mariasole Di Carli, Antonio Rinaldi, Francesca Nardelli, Francesca Martini, Marco Carlotti, Marco Geppi, Valentina Naticchioni, Andrea Pucci, 2026, Polymer, 350, 129785, https://doi.org/10.1016/j.polymer.2026.129785.
Towards a Standardized Testing Framework for AEM Water Electrolyzers, Giulia Campolucci, Ottavio Longo, Petronilla Fragiacomo,Valentina Naticchioni, Vincenzo Piemonte, EFCH2, Capri, 15/17 Settembre 2026
