Obiettivo 2: Stoccaggio,
trasporto e trasformazione in derivati ed e-fuels
REFERENTE/I
Angela Gondolini – CNR
angela.gondolini@icnr.it
ATTIVITA’
La produzione di ammoniaca tramite celle elettrochimiche ad ossidi solidi (SOEC) è un campo ancora con pochi risultati promettenti. Questa LA si propone di sviluppare celle SOEC per la sintesi elettrochimica di ammoniaca a partire da azoto e idrogeno, operanti tra 500 e 700 °C. Il percorso di ricerca, parte dall’analisi della letteratura per identificare i materiali più promettenti, procede con il design e lo sviluppo dei materiali e la formulazione degli inchiostri ceramici per la produzione di tutti gli strati di cella SOEC (elettrodi ed elettrolita). Parallelamente vengono sviluppati layer catalitici ad-hoc da applicare a celle (anche convenzionali) per aumentare la resa di conversione ad ammoniaca. L’obiettivo finale è la produzione e il testing di una cella SOEC completa, ottimizzata dal punto di vista morfologico, catalitico e meccanico, in grado di produrre ammoniaca attraverso un sistema efficiente e misurabile.
Figura 1
Rappresentazione schematica della sintesi di NH3 in celle ad ossidi solidi
Risultati
CNR-ISSMC ha sviluppato layer catalitici a base di perovskiti BCZY co-dopate (BCZYFe e BCZYCu) per la sintesi elettrochimica dell’ammoniaca. Le polveri, sintetizzate per via sol-gel e calcinate a 1150 °C, hanno mostrato fase perovskitica pura. Le dimensioni dei cristalliti di particelle di Fe e Cu che decorano la superficie risultano 33 e 44 nm, rispettivamente. Le fasi sviluppate si sono mostrate attive per il cracking dell’ammoniaca. Sono stati prodotti inchiostri serigrafici con le fasi sviluppate che hanno mostrato comportamento pseudoplastico e tissotropico adeguato alla deposizione. Gli strati depositati per serigrafia su semicelle YSZ/NiO-YSZ anodo-supportate e successivamente trattati termicamente sono risultati omogenei, porosi, nanostrutturati, con spessore 10 ± 2 µm, privi di difetti macroscopici.
Figura 2
Descrizione schematica del processo di produzione di una cella completa a). Micrografia SEM dello strato catalico prodotto mediante serigrafia, decorato superficialmente da particelle metalliche b)
Fig. 3
Curve reologiche di un inchiostro serigrafico sviluppato per la produzione di layer catalitico a) , test di conversione di ammoniaca b)
TEAM DI RICERCA
Il team di ricerca è costituito da un dirigente di ricerca (dott.ssa A. Sanson), due prime ricercatrici (Dott.sse A. Gondolini, E. Mercadelli) e da due ricercatori terzo livello (A. Bartoletti ed A. Brigliadori). Le attività di laboratorio e le analisi strutturali sono state portate avanti grazie al supporto di un tecnico di laboratorio (Sig. Paola Pinasco) e di un ricercatore (Dott. S. Casadio).
Documenti
Francesco Cordero, Floriana Craciun, Andrea Brigliadori, Andrea Bartoletti, Matteo Ardit, Pietro Galizia, Angela Gondolini, Elisa Mercadelli, Alessandra Sanson, Proton and O vacancy hopping, dopant clustering, and octahedral tilt transitions in exsolved BaCe0.7Zr0.1Y0.15Ni0.05O3−δ, Journal of Alloys and Compounds, Volume 1067, 2026, 88309, ISSN 0925-8388, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2026.188309.
Andrea Bartoletti, Elisa Mercadelli, Jürgen Malzbender, Angela Gondolini, Simone Casadio, Alessandra Sanson, Creep behaviour of BaCe0.65Zr0.20Y0.15O3-δ – Ce0.8Gd0.2O2-δ ceramic composite membranes for hydrogen separation, Journal of the European Ceramic Society, Volume 46, Issue 13, 2026, 118448, ISSN 0955-2219,
