Contributi Scuola di Scienze · Contributi Scuola di Scienze ... nanostrutture: proprietà...
25
Contributi Scuola di Scienze – UNIGE Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale (DCCI) Dipartimento di Fisica (DIFI) SCHEDE DI RILEVAMENTO DELLE POTENZIALITA' PROGETTUALI PER LO SVILUPPO DI COLLABORAZIONI DI INTERESSE INDUSTRIALE IN TEMA "ENERGIA SOSTENIBILE"
Transcript of Contributi Scuola di Scienze · Contributi Scuola di Scienze ... nanostrutture: proprietà...
Contributi Scuola di Scienze – UNIGE
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale (DCCI) Dipartimento di Fisica (DIFI)
SCHEDE DI RILEVAMENTO DELLE POTENZIALITA' PROGETTUALI
PER LO SVILUPPO DI COLLABORAZIONI DI INTERESSE INDUSTRIALE IN TEMA "ENERGIA SOSTENIBILE"
Polo Valletta Puggia Genova Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale (DCCI) Dipartimento di Fisica (DIFI)
Polo Valletta Puggia
DCCI
DIFI
Contributi Scuola di Scienze – UNIGE Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale (DCCI) Dipartimento di Fisica (DIFI)
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
www.chimica.unige.it
Contatto: Maurizio Ferretti ([email protected])
Sede: via Dodecaneso 31, 16146 Genova
Competenze principali connesse alla tematica ES• Studio e Sviluppo di ossidi misti con proprietà luminescenti per
applicazioni nel bio-imaging e nell’optoelettronica.
• Studio di processi orientati all’efficientamento energetico, alla riduzione di GHG e alla cattura della CO2
• Sintesi di materiali ibridi metallo-organici
• Sintesi di nanoparticelle
• Sviluppo di pile a combustibile ad ossido solido con incrementata resistenza all’usura e affidabilità
• Produzione di idrogeno per lo stoccaggio di energia
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCIwww.chimica.unige.it
Contatto: Maurizio Ferretti ([email protected])
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
• www.chimica.unige.it
• Contatto: Maurizio Ferretti ([email protected])
Facilities Principali• Laboratorio di sintesi inorganica attrezzato con forni fino a 2000°C, forni
ad induzione e ad arco
• Laboratorio di sintesi organica e di caratterizzazione di monomeri, polimeri e materiali ibridi
• Calorimetri per analisi termica DTA-TG DSC
• Diffrattometri RX per polveri e cristallo singolo
• Spettrofotometro MicroRaman
• Spettrofotometro UV-Vis
• Elettrolizzatore per la produzione di idrogeno
• SEM-EDS
• Spettroscopia d’impedenza elettrochimica
•Pile a combustibile Sviluppo pile a combustibile ad alta temperatura con incrementata durabilità
•Sistemi e strategie per l’utilizzo ottimale del mercato dell’energiaSistema integrato per l’efficientamento energetico e la riduzione del carbon
footprint del campus universitario di valletta Puggia
Contributi non finalizzati in proposte progettuali
•Materiali fotoluminescenti a luminescenza persistente
•Celle solari polimeriche
•Efficienza Energetica nell’Industria di Processo
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
Contributi pervenuti
Obiettivi: Partendo da celle SOFC allo stato dell'arte si studia la loro evoluzione in
condizioni di esercizio. Si selezionano quindi i migliori materiali per la realizzazione di
pile (stack) al fine di comprendere le interazioni e di ottimizzare il funzionamento.
Proposta progetto: Partendo dall'esperienza accumulata con stack commerciali e dai
risultati acquisiti nel progetto in corso ci si propone di realizzare pile modulari ad
elevata affidabilità con design originale ed esclusivo. Lo scopo è ottenere un sistema in
cui si possa monitorare l'efficenza di ciascun elemento e sostitui-re semplicemente
eventuali parti in failure.
Competenze industriali richieste: Formatura di acciai inossidabili ferritici
Sviluppo di pile a combusti-bile ad alta temperatura con incrementata durabilità
Referente: Prof. Prof. Paolo Piccardo [email protected]
CELLE COMBUSTIBILE
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
Obiettivi> Obiettivo del progetto è la riduzione della produzione di CO2 del Dipartimento
di Chimica e Chimica Industriale e degli edifici che fanno parte del Campus di Valle
Puggia attraverso interventi di Pianificazione della mobilità sostenibile, Gestione dei
consumi elettrici, Realizzazione di laboratori permanenti per lo sviluppo di energie
rinnovabili e sistemi di abbattimento o sequestro della CO2.
Proposta progetto: Il Progetto si articola su tre livelli: Riduzione dei consumi energetici
mediante sonde, temporizzatori e software per la loro gestione e attraverso il
coinvolgimento dei fruitori del Campus su mobilità sostenibile con uso di scooter ibridi;
Produzione di energia elettrica sia mediante fotovoltaico tradizionale che con celle
solari organiche, sia mediante impianto geotermico a bassa entalpia, con
immagazzina-mento dell’energia mediante impianto a idrogeno; Realizza-zione di un
fotobioreattore microalgale per il sequestro della CO2 emessa dall’impianto di
riscaldamento.
Sistema integrato per l’efficientamento energetico e la riduzione del carbon footprint del campus universitario di valletta Puggia
Referente:Prof. Maurizio Ferretti [email protected]
Sistemi e strategie per l’utilizzo ottimale del mercato dell’energia
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
Competenze industriali richieste: Realizzazione di motori elettrici; Impianti solari
fotovoltaici tradizionali; Impianti solari OPV; Impianti geotermici a bassa temperatura;
Bioreattori; Impianti per stoccaggio di energia con produzione di idrogeno.
Sistema integrato per l’efficientamento energetico e la riduzione del carbon footprint del campus universitario di valletta Puggia
Referente:Prof. Maurizio Ferretti [email protected]
Sistemi e strategie per l’utilizzo ottimale del mercato dell’energia
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
Sintesi di materiali fotoluminescenti e a
luminescenza persistente a base di ioni lantanidi
Obiettivi:
• Sintesi di nuovi composti a base ioni lantanidi
• Studio relazione struttura-proprietà
• Materiali luminescenti e a luminescenza persistente
• Fosfori con luminescenza persistente nel Vis per applicazioni
energetiche
• Funzionalizzazione di particelle per applicazioni nel bio-imaging
• Sonde magneto luminescenti per test in vitro
Segnaletica di emergenza Bio-imagingAgenti di contrasto
per MRI
Fosfori per sistemi di
illuminazione
Referenti: Prof. Giorgio Costa, Prof. Maurizio Ferretti
[email protected] , [email protected]
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
Contributo non finalizzato in proposte progettuali
Referenti: Prof. Massimo MACCAGNO ([email protected])
Prof. Massimo OTTONELLI, Prof. Sergio THEA
Celle solari polimeriche processabili
da mezzi acquosi
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
Il Progetto PRIN MIUR AQUA-SOL sta realizzando una tecnologia di
produzione di dispositivi fotovoltaici polimerici (Organic PhotoVoltaics,
OPV) basata su processi in mezzo acquoso:
1) sviluppando materiali processabili in acqua per i film bulk
heterojunction (BHJ) e trasportatori di cariche;
2) ridefinendo i metodi di deposizione dei dispositivi multistrato (tecniche
spray coating, ink-jet printing e slot die coating da mezzo
acquoso, che verranno caratterizzati sia indoor che outdoor.
3) controllando struttura e morfologia dei film anche attraverso
gruppi che dirigano l'aggregazione;
4) studiando organizzazione e proprietà fisiche dei film mediante
tecniche microscopiche, elettriche e spettroscopiche
5) mettendo a punto processi scalabili per la produzione di moduli
fotovoltaici polimerici mediante stampa con inchiostri acquosi
Contributo non finalizzato in proposte progettuali
Efficienza Energetica nell’Industria di Processo
Referente: Prof. Vincenzo DOVI’ ([email protected])
Ottimizzazione mediante tecniche avanzate di integrazione e intensificazione di
processo (total-site analysis), cogenerazione a basse temperature mediante cicli
organici di Rankine
Valutazione di recupero energetico mediante integrazione sul territorio di quantità di
energia eccedenti il fabbisogno di siti industriali (off-the-fence transfer, district
heating/cooling)
Sviluppo di particolari metodologie di indagine non invasiva per la stima del profilo di
temperatura o della profondità di infiltrazione del percolato in discarica considerati
come Inverse Boundary Problems
Valutazione della sostenibilità (analisi economica e di impatto ambientale) delle
tecnologie emergenti per la gestione di suoli ed acque contaminate in confronto con
tecnologie consolidate
Partecipazione a iniziative multidisciplinari nell’ambito della Politica dell’energia e
cambiamenti climatici
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale-DCCI
Contributo non finalizzato in proposte progettuali
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Contatti: Francesco Buatier - Daniele Marrè([email protected] - [email protected])
DIFI
Sede: via Dodecaneso 33, 16146 Genova
• Crescita di nuovi materiali, anche nanostrutturati, per l’opto-elettronica, la plasmonica, il fotovoltaico la sensoristica e la catalisi di superficie.
• Caratterizzazione di materiali in forma di superfici, film e nanostrutture: proprietà morfologiche, composizionali, ottiche ed elettroniche, magnetiche e di trasporto (elettrico, termico e termo-elettrico) e dell’interazione molecola-supercie
• Fabbricazione e caratterizzazione di prototipi di dispositivi termoelettrici, fotonici e per l’energy harvesting.
Competenze principali connesse alla tematica ES
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Contatti: Francesco Buatier ([email protected]) Daniele Marrè([email protected])
-Deposizione di film metallici, semiconduttori ed isolanti: sublimazione termica (PVD), RF magnetron sputtering, Sputter deposition, ablazione laser, InkJet printing-Nanostrutturazione di film eterostrutture e superfici: nanostrutturazione da fasci ionici, litografia ottica ed interferenziale, auto-assemblaggio -Caratterizzazione morfologica di materiali: a) Microscopia a scansione di sonda (AFM, STM) b) Microscopia ottica interferenziale c) Microscopia elettronica a scansione d) diffrazione di elettroni da superfice-Caratterizzazione proprietà ottiche e di trasporto di film , nanostrutture e materiali compositia) Spettrometria ottica in trasmissione (estinzione) ed in riflessione nel regime UV, VIS, IR b) Ellissometria spettroscopica nell'intervallo spettrale 190-1700 nm. c) Caratterizzazione di proprietà Magnetiche e di Trasporto elettrico, termico e termoelettrico (da 4 a 400K e in campo magnetico fino a 9 T)-Analisi composizionale e spettroscopica di superfici e film sottilia) analisi elementare tramite microsonda elettronica a fluorescenza X (EDX)b) Spettroscopia di fotoemissione X (XPS) per analisi chimica di superficiec) Spettroscopie vibrazionali tramite perdita di energia di elettroni (EELS) -Altro: Galleria del vento caratterizzazione dispositivi Fluttering per energy harvesting
Contatti: Francesco Buatier ([email protected]) Daniele Marrè([email protected])
Facilities principali
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
FOTOVOLTAICO• OPMATLAB
• Amplificazione della raccolta di luce in dispositivi fotonici e fotovoltaici nano-strutturati
BIOCOMBUSTIBILI• Produzione di biocombustibili attraverso la metanazione di CO2, altre idrodeossigenazioni e
reazioni di pirolisi.
ENERGY HARVESTING• FLEHAP: Fluttering Energy Harvester for Autonomous Powering
• Preparazione e caratterizzazione di materiali termoelettrici ad alta efficienza
• Preparazione e caratterizzazione di circuiti su supporti flessibili per energy harvesting.
• Nuovi Elettrodi trasparenti flessibili basati su nanofili metallici
RISPARMIO ENERGETICO• Rilevazione e caratterizzazione di difetti superficiali nei processi di laminazione.
Contributi pervenuti
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Obiettivi: Il laboratorio OPMATLAB produce e caratterizza film e multistrati sottili e
ultrasottili ( 0-500 nm) con esperienza su varie classi di materiali: inorganici ( metallici,
vetri, ossidi), organici ( polimerici, biofilm), meso- e nano-porosi.
Proposta progetto: Analisi spettroscopica di coating; misura accurata di spessori ( con
sensibilità sub-nanometrica) e proprietà ottiche con misure di ellissometria
spettroscopica allo stato dell'arte. Analisi chimica di superficie ( XPS). Consulenza su
produzione ed analisi di ogni tipo di coating sottile. Preparazione di prototipi.
Competenze industriali richieste:
OPMATLAB
Referente: Prof. Maurizio CANEPA ([email protected])
FOTOVOLTAICO
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Obiettivi: Il proponente ha messo a punto un procedimento auto-organizzato che
consente di riprodurre su larga area (scala cm2) le funzionalità antiriflesso osservate in
natura (effetti bio-mimetici). L'applicazione è già stata dimostrata su materiali di impiego
nei dispositivi fotonici (vetri, semiconduttori, ossidi conduttori trasparenti).
Proposta progetto: Ottimizzazione ed integrazione del processo nella specifica
applicazione opto-elettronica (display , OLED, celle solari o affini). Realizzazione di un
prototipo pre-competitivo per implementare il processo su substrati planari a basso
costo di interesse applicativo (es. vetri, semiconduttori , polimeri) sulla scala dei 100
cm2 o superiore.
Competenze industriali richieste: Partner industriale con competenze nello sviluppo di
materiali e tecnologie per coatings e film sottili, oppure nello sviluppo di materiali
polimerici per applicazioni opto-elettroniche (ad es. diplay, OLED, celle solari)
Amplificazione della raccolta di luce in dispositivi fotonici e fotovoltaici nano-strutturati
Referente: Prof. Francesco BUATIER ([email protected])
FOTOVOLTAICO
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Obiettivi: Ottimizzare i processi di deossigenazione e idro-deossigenazione per la conversione di composti ossigenati in idrocarburi al fine di ridurre l'impatto ambientale della produzione energetica. Scopo della ricerca sarà la sostituzione di idrocarburi di origine fossile con idrocarburi prodotti da fonti rinnovabili, l'eliminazione di rifiuti organici ed il riutilizzo del CO2.
Proposta progetto: Si propone di studiare la preparazione di materiali basati su nanoparticelledi Ni e di determinarne le caratteristiche e la reattività rispetto alla idrodeossigenazione della CO2 (metanazione) e di altre molecole modello ossigenate (alcoli, eteri, composti carbonilici, esteri) con i metodi sia della scienza delle superfici che dell’ingegneria chimica. Tali reazioni verranno anche realizzate su substrati reali (oli vegetali, biomasse) in reattori di laboratorio.
Competenze industriali richieste: Si cercano partners interessati ad intervenire nella fase di test dei materiali in condizioni operative e di eventuale prototipazione di dispositivi basati su di essi.
Produzione di biocombustibili attraverso la metanazione di CO2, altre idrodeossigenazioni e reazioni di pirolisi.
Referente: Prof. Mario ROCCA ([email protected])BIOCOMBUSTIBILI
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Obiettivi: Il dispositivo FLEHAP è concepito per estrarre energia da un fluido in
movimento (aria, acqua). Con un ingombro di pochi cm3 , è in grado di generare
svariati mW, sufficienti per alimentare sensori ed elettronica a basso consumo.
Proposta: Sviluppare l'ingegnerizzazione del prototipo esistente e studiare le possibili
applicazioni nell'ambito della sensoristica distribuita. Possibili applicazioni sono la
costituzione di una rete per le detezione rapida di incendi boschivi, l'utilizzo in reti di
sensori per il controllo ambientale, l'applicazione su boe marine per lo studio delle
correnti marine e meteorologia, nel controllo e monitoraggio di reti di distribuzione di
gas e acqua.
Competenze Industriali: Esperienza nella ingegnerizzazione di prodotto anche tramite
prototipazione rapida. Progettazione di reti di trasmissione dati (Sigfox, ZigBee).
Sviluppo di protocolli di trasmissione dati
FLEHAP: Fluttering Energy Harvester for Autonomous Powering
Referente: Prof. Corrado BORAGNO ([email protected])
ENERGY HARVESTING
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Obiettivi: L'attività, svolta in collaborazione con il DiCCI e il CNR-IENI, studia composti
di metalli di transizione, principalmente ossidi e fasi di Heusler, ottimizzandone le
proprietà per applicazioni in moduli termoelettrici. Particolare attenzione è posta allo
studio degli effetti della nanostrutturazione e del doping sulla figura di merito.
Proposta: Per migliorare la figura di merito termoelettrica (ZT), oggi intorno a 1, e
l'efficienza di conversione, è necessario ottimizzare proprietà dei materiali quali
conducibilità elettronica, termica e coefficiente Seebeck. Il progetto si basa sullo studio
di composti di metalli di transizione con asimmetria spaziale delle proprietà
elettroniche, quali le fasi di Heusler. In caso di successo sono teoricamente previsti
valori di ZT>4 ovvero efficienze molto maggiori del limite attuale (10%).
Competenze Industrili: Produzione o assemblaggio di moduli termoelettrici, prepara-
zione di microelettrodi su substrati flessibili e non, produzione di sistemi autoalimentati
con meccanismi di energy harvesting.
Preparazione e caratterizzazione di materiali termoelettrici ad alta efficienza
Referente: Prof. Daniele MARRE’ ([email protected])
ENERGY HARVESTING
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Obiettivi: L'attività prevede l'utilizzo della deposizione ink-jet a basso costo per la
realizzazione di elettrodi miniaturizzati su supporti flessibili. Tali elettrodi possono
essere di materiale conduttore tradizionale o di materiale funzionale (ad esempio
piezoelettrico) e possono essere utilizzati in tutte le applicazioni di energy harvesting.
Proposta: Il mercato dell’elettronica flessibile è in enorme crescita e nel campo del
energy harvesting, grande attenzione è posta su dispositivi flessibili da impiegare in
vari settori tra cui quello biomedicale. Il progetto si propone di depositare con tecnica
ink-jet circuiti macro e micrometrici su substrati flessibili. I circuiti possono essere
semplici elettrodi metallici o componenti più complessi costituiti da materiali funzionali
quali piezoelettrici, materiali magnetici etc.
Competenze Industriali: Produzione o assemblaggio di circuiti flessibili con applicazioni
nell'energy harvesting, nel biomedicale, preparazione di microelettrodi su substrati
flessibili e non, stampa ink-jet su larga scala.
Preparazione e caratterizzazione di circuiti su supporti flessibili per energy harvesting.
Referente: Prof. Daniele MARRE’ ([email protected])
ENERGY HARVESTING
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Obiettivi: Il proponente ha brevettato in Europa ed USA procedimenti auto-organizzati
per lo sviluppo di elettrodi trasparenti flessibili basati su matrici di nanofili metallici. I
nuovi materiali rappresentano una soluzione ai problemi degli ossidi conduttori
trasparenti convenzionali (TCO) in applicazioni su substrati flessibili
Proposta: Realizzazione di un prototipo pre-competitivo per implementare il processo
di crescita degli elettrodi trasparenti su substrati planari a basso costo di interesse
applicativo (es. vetri) o su substrati polimerici flessibili. Ottimizzazione ed integrazione
del processo in vista della specifica applicazione opto-elettronica. Sfruttamento
commerciale dei brevetti [US Patent No: 8,709,919 (Apr 29, 2014) - European Patent n.
EP2274779 (04.01.2012)]
Competenze Industriali: Partner industriale con compe-tenze nelle applicazioni opto-
elettroniche (ad es. diplay, OLED, celle solari o affini) oppure nello sviluppo di materiali
e tecnologia per coatings e film sottili, oppure nello sviluppo di materiali poli-merici per
applicazioni roll-to-roll.
Nuovi Elettrodi trasparenti flessibili basati su nanofili metallici
Referente: Prof. Francesco BUATIER ([email protected])
ENERGY HARVESTING
Dipartimento di Fisica - DIFIwww.difi.unige.it
Obiettivi: La caratterizzazione di difetti e/o la quantificazione dello spessore di film
lubrificante durante il processo di laminazione porta a significativi risparmi energetici,
oltre a garantire una elevata qualità del prodotto. L’attività si propone di migliorare gli
attuali schemi di rilevazione.
Proposta: (i) Studio dei difetti (pinholes, cracks, contaminazioni) e confronto
comparativo con il segnale fornito dai sistemi di rilevazione ottica convenzionali. (ii)
Miglioramento degli attuali schemi di rilevazione e studio di approcci alternativi in grado
di aumentare la sensibilità. (iii) Studio di schemi innovativi per la rilevazione in linea di
film lubrificanti in laminati metallici.
Competenze Industriali: Partner industriale con competenze nell'ambito dei processi di
laminazione (es. polimeri per separatori di batterie e/o lami-nati metallici), oppure nello
sviluppo di sistemi di rilevazione di difetti in laminati.
Rilevazione e caratterizza-zione di difetti superficiali nei processi di laminazione.
Referente: Prof. Francesco BUATIER ([email protected]) Risparmio energetico
