Celle a combustibile per applicazioni stazionarie e di mobilità
CALIPSO è un progetto di ricerca industriale e sviluppo sperimentale finalizzato a colmare il gap tecnologico italiano nel settore delle celle a combustibile ad alta potenza.
La partecipazione di due aziende costruttrici, uniche in Italia ad aver accettato la sfida di produrre componenti, stack e moduli di celle a combustibile, garantisce l’interesse all’industrializzazione dei prodotti innovativi di CALIPSO consentendo al nostro Paese di colmare il gap di tecnologie nel settore idrogeno e celle a combustibile, raggiungere gli obiettivi fissati dalle Agende europee in tema di sostenibilità, creare nuove filiere produttive, nuova occupazione e quindi crescita e, soprattutto, rispondere alle finalità del Piano Nazionale Ripresa e Resilienza.
Il progetto è articolato su due linee di sviluppo principali finalizzate alla progettazione di stack ad alta potenza con tecnologia polimerica e con tecnologia a carbonati fusi. La ricerca fondamentale proiettata verso soluzioni visionarie sarà bilanciata dalle partecipazioni industriali che consentiranno lo sviluppo di soluzioni innovative, industrializzabili a costi contenuti e in tempi rapidi.
La strategia delineata nel Next Generation EU Recovery Package ha definito linee programmatiche precise per la ricerca e l’innovazione, per la creazione e la regolamentazione del mercato dei sistemi energetici a idrogeno. Nello specifico la strategia europea assicura importanti investimenti, prevedendo l’istallazione di 6 GW di elettrolizzatori per la produzione di 1 milione di tonnellate/anno di idrogeno rinnovabile entro il 2024, l’installazione di 40 GW di elettrolizzatori per la produzione di 10 milioni di tonnellate/anno di idrogeno entro il 2030.
Gli importanti investimenti per la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili impongono anche di creare e/o potenziare un’industria europea capace di costruire celle a combustibile con potenzialità e prestazioni adeguate a soddisfare la crescente domanda di energia pulita e verde, in tutti i settori applicativi stazionari e mobili. La produzione e l’accumulo di energia elettrica per impianti stazionari, veicoli, aerei, treni e navi richiedono lo sviluppo di moduli di potenza elevata e la messa a punto di tecnologie innovative per componenti, stack e moduli al fine di garantirne la stabilità, affidabilità e durabilità delle prestazioni in tutte le condizioni operative.
Nel settore delle celle a combustibile polimeriche (PEMFC) è stato raggiunto un grado di sviluppo tale da consentirne l’applicazione alle autovetture (principalmente negli Stati Uniti e Asia) e agli autobus (maggiormente diffusi in Europa); tuttavia è ancora limitato l’uso delle tecnologie ad idrogeno in applicazioni di alta potenza quali mezzi di trasporto pesante, navi e produzione stazionaria di energia elettrica a causa di alcune criticità quali gli elevati costi di produzione dei componenti elettrochimici e delle infrastrutture di distribuzione e stoccaggio lungo tutta la filiera, e la necessità di migliorare le performance e dell’affidabilità dei sistemi che utilizzano l’idrogeno.
Il Progetto
Il progetto CALIPSO– Celle A combustibiLe innovatIve ad alta Potenza in Sistemi stazionari e di mObilità è finalizzato a creare innovazione nella tecnologia delle celle a combustibile ad alta potenza in sistemi stazionari e di mobilità.
Le attività di ricerca e sviluppo sono finalizzate a trovare soluzioni a problemi che oggi non rendono possibile la produzione di stack di elevata potenza a costi competitivi e con prestazioni adeguate. Gli obiettivi progettuali sono ambiziosi: sviluppare componenti e processi di produzione innovativi per portare la tecnologia e la ricerca italiana oltre lo stato dell’arte nei rispettivi ambiti di riferimento.
Scheda del Progetto
Identikit del Progetto
Celle a combustibile per applicazioni stazionarie e di mobilità
Ricerca e sviluppo di tecnologie innovative di stack e componenti
Unione Europea · NextGenerationEU
Linea 1
PEM – Polymer Electrolyte Membrane
Progettazione di stack ad alta potenza con tecnologia polimerica, orientati a sistemi di mobilità e generazione distribuita. Ricerca su membrane alternative al Nafion®, MEA a basso contenuto di platino, piatti bipolari ottimizzati.
- Membrane non fluorurate ad alta conducibilità ionica
- Processi di deposizione del catalizzatore a basso Pt
- Modelli numerici multi-scala per caratterizzazione dinamica
- Piattaforme Cyber-Physical per validazione in hardware-in-the-loop
Linea 2
MCFC – Molten Carbonate Fuel Cell
Ricerca di base e sviluppo di celle a carbonati fusi per applicazioni stazionarie, in continuità con il know-how italiano maturato tra il 1990 e il 2010. Attività sperimentale e modellistica in stretta interazione.
- Comprensione dei fenomeni elettro-chimico-fisici limitanti
- Mitigazione della dissoluzione del NiO
- Ottimizzazione delle caratteristiche di elettrodi ed elettrolita
- Scalabilità da laboratorio a pre-commerciale
Le fasi del Progetto
Mesi 1–12
Ricerca di base
Studio dei materiali, modellistica, definizione dei requisiti progettuali.
Mesi 10–28
Sviluppo componenti
Membrane, MEA, piatti bipolari, processi di deposizione.
Mesi 24–40
Integrazione stack
Design e caratterizzazione di stack PEM e MCFC ad alte prestazioni.
Mesi 34–46
Validazione sistemi
Piattaforma CPS, diagnostica, gestione energetica, test su campo.
Mesi 44–50
Risultati e trasferimento
Prototipi, dimostrazione pre-commerciale, disseminazione.





