Materiali multifunzionali nano- e micro-strutturati per l’energia e l’ambiente. Metodologie di sintesi, caratterizzazioni e reattività.
Progetto Le attuali sfide energetiche ed ambientali possono essere affrontate solo tramite lo sviluppo di materiali avanzati, disegnati ad hoc, in grado di presentare caratteri finemente dedicati ma al contempo di assolvere a più funzioni contemporaneamente per giungere ad applicazioni altrimenti non accessibili. Un’accurata progettazione dell’architettura del materiale, delle interazioni tra i vari componenti e della via di sintesi sono indispensabili per ottenere le proprietà volute, ridurre i consumi energetici, limitare l’uso di reagenti pericolosi ed estendere la vita del materiale. I materiali multifunzionali rappresentano un’importante alternativa, di basso costo e basso impatto ambientale ai sistemi convenzionali.
Le competenze del gruppo proponente in merito alle attuali sfide energetiche ed ambientali sono molteplici, variegate e nel contempo fortemente interconnesse tra loro e coprono tutti gli aspetti dalla sintesi mirata del materiale alla caratterizzazione e successiva applicazione. I materiali verranno caratterizzati rispetto alla struttura a lungo, medio e corto raggio, alla termodinamica dei difetti, alle proprietà di trasporto e magnetiche. Verranno studiate le relazioni tra il comportamento elettrochimico e le proprietà massive, di superficie e di interfase.
In merito agli aspetti energetici il progetto riguarderà lo sviluppo di materiali per dispositivi mirati alla conversione, accumulo e trasporto di energia. Alla luce delle competenze dei vari proponenti verranno sviluppati sistemi multifasici nanostrutturati come materiali elettrodici ed elettrolitici per pile a combustile, accumulatori ad elevata capacità specifica e sistemi per la produzione di idrogeno ad alta purezza. In relazione alla produzione di idrogeno nel gruppo è in atto anche una attività mirata allo sviluppo di materiali microporosi proprio per il suo stoccaggio. Sempre in questo ambito verranno studiati materiali superconduttori per il trasporto dell’energia senza dissipazione per effetto Joule.
Anche rispetto agli aspetti di tutela e bonifica dell’ambiente l’attività dei proponenti è estesa e variegata e permetterà lo sviluppo di materiali innovativi. La qualità delle acque ed i loro livelli di inquinamento verranno controllati tramite monitoraggio elettrochimico con dispositivi preparati ad hoc e processi di bonifica verranno sviluppati con metodiche elettrochimiche, fotoelettrochimiche e processi estrattivi utilizzando materiali elettrodici, catalizzatori e fotocatalizzatori appositamente progettati. La purificazione dell’aria da ossidi di azoto e VOC verrà studiata sfruttando l’effetto della luce visibile con fotocatalizzatori di seconda generazione. Verranno anche sviluppati altri aspetti strettamente legati alla tutela dell’ambiente quali la sintesi di catalizzatori mirati sia alla produzione di biodiesel da oli vegetali esausti sia per la combustione catalitica senza fiamma di idrocarburi da impiegarsi nel campo della depurazione di scarichi gassosi.