Articolo New smart materials for future energy needs

Obiettivo generale della ricerca

Creazione di gel e bigel con tipi diversi di nanoparticelle. I bigels sono materiali molto promettenti e con proprietà estremamente interessanti, in quanto possono essere utilizzati per la creazione di batterie senza solventi. L’ultimo stadio del progetto ha riguardato l’introduzione di chrophores e dyes per creare nuovi materiali per applicazioni optolettroniche

Principali risultati prodotti

• Protocollo sperimentale per la sintesi di nanostrutture di semiconduttore inorganico nude; protocollo sperimentale per la decorazione con dye organico di adeguata band gap delle NS di tipo 1; Protocollo sperimentale per la sintesi nanostrutture di semiconduttore inorganico decorate con nanodomini metallici (come oro o argento); protocollo sperimentale per la decorazione con dye organico di adeguata band gap delle NS di tipo 2; protocollo per la sintesi di Ns Nunde tipo 1; protovcollo per la decorazione con di NS di tipo 1; protocollo per la sintesi di NS di tipo 2; protocollo per l’introduzione di un interlayer isolante (SiO2) di spessore controllato FRA ZnO ED Ag. E Caratterizzazione Spettroscopica delle Nanostrutture a base di ZnO (Protocollo)

• Prove sperimentali per l’individuazione della tecnica di immobilizzazione ottimale e per la caratterizzazione dello strato fotoattivo ottenuto; attività sperimentali svolte per la valutazione dei parametri di cella, quali la tensione di circuito aperto; attività sperimentali svolte per lo studio dell’attività catalitica degli elettrodi: selettività, TON, TOF e stabilità; attività sperimentali svolte per la valutazione dei parametri di cella e della performance del prototipo; realizzazione dei layer galleggianti ibridi e trasferimento su supporto solido per la caratterizzazione della diade; realizzazione dei layer galleggianti ibridi e trasferimento su supporto solido per la caratterizzazione della diade; immobilizzazione attraverso tecnica LbL e riguardante la caratterizzazione della triade (Rapporto)

• Piattaforma con adeguata contattistica elettrica per i dispositivi fotovoltaici (Modello)

• Realizzazione del sistema comprendente lo strato fotoattivo, il controelettrodo e la contattistica elettrica per la registrazione delle curve IV (Prototipo)

Principale know-how prodotto

• Acquisizione di competenze specifiche per la sintesi di nanoparticelle inorganiche di differenti dimensioni e forma, partendo dall’attuale stato dell’arte, ma mettendo insieme procedure e tecnologie differenti nell’ottica della messa a punto di un protocollo nuovo ed innovativo, che permetta la realizzazione dei nanosistemi desiderati con sintesi a step singolo

• Acquisizione di competenze specifiche per la funzionalizzazione e/o adsorbimento fisico di opportuni ligandi sulla superficie di nanostrutture inorganiche, partendo dall’attuale stato dell’arte, ma mettendo insieme procedure e tecnologie differenti nell’ottica della messa a punto di un protocollo nuovo ed innovativo, che permetta la realizzazione dei nanosistemi desiderati con sintesi a step singolo o al più in due step quanto più semplici possibili

• Messa a punto del setup sperimentale per una dye sensitized solar cell almeno in linea con le cellette riportate attualmente in letteratura

• Messa a punto di procedure innovative per la nucleazione eterogenea di nanodomini metallici su nanostrutture inorganiche

• Impiego di tecniche di autorganizzazione per la deposizione e immobilizzazione degli addotti supramolecolari da impiegare nei dispositivi prototipali

• Messa a punto di procedure innovative per la funzionalizzazione e/o adsorbimento fisico di opportuni ligandi sulla superficie di nanostrutture inorganiche e per la nucleazione eterogenea di nanodomini metallici

• Impiego di tecniche di autorganizzazione per la deposizione e immobilizzazione degli addotti supramolecolari da impiegare nei dispositivi prototipali

Sfida sociale: Stoccaggio e trasporto dell'energia

Il progetto di ricerca ha permesso di sviluppare un sistema fotovoltaico ibrido che ha dimostrato di essere in linea con lo stato dell'arte e di avere almeno una caratteristica migliorata grazie all'effetto piezotronico. Inoltre, è stato possibile ingegnerizzare foto-anodi, sia di natura full organic che ibridi, da integrarsi in celle foto-elettrochimiche per la foto-produzione di idrogeno a partire dalla foto-ossidazione dell'acqua. Sebbene, l'idrogeno può essere considerato il vettore energetico a più basso impatto ambientale (dalla sua combustione viene prodotto acqua e calore), la sua produzione avviene per ossidazione di carboidrati, la quale produce CO2. Tale problematica viene abbattuta per mezzo della produzione per via foto-elettrochimica a partire dall'acqua, dove il prodotto di scarto è rappresentato da ossigeno molecolare

Collaborazioni nazionali rilevanti attivate

Pubblicazioni