Obiettivo 2: Stoccaggio, trasporto e trasformazione in derivati ed e-fuels
REFERENTE/I
Tiziana Polichetti – ENEA
tiziana.polichetti@enea.it
Attività
L’attività è stata dedicata allo sviluppo di sensori innovativi per il monitoraggio distribuito dell’idrogeno lungo l’intera filiera energetica, dalla produzione allo stoccaggio fino al trasporto e all’utilizzo finale. Sono stati sintetizzati e studiati materiali compositi avanzati a base di grafene e ossidi metallici funzionalizzati con nanoparticelle catalitiche (in particolare Pt), al fine di individuare le soluzioni con le migliori prestazioni in termini di sensibilità e selettività verso l’idrogeno. La ricerca ha incluso la caratterizzazione elettrica dei dispositivi sia in regime statico (DC) sia dinamico (AC), con l’obiettivo di comprendere i meccanismi di interazione tra gas e materiale sensibile e ottimizzare il comportamento dei sensori. Particolare attenzione è stata rivolta allo sviluppo di sensori operanti a temperatura ambiente e alla loro integrazione in piattaforme wireless RFID a basso consumo, per consentire il monitoraggio continuo e remoto senza necessità di cablaggi o alimentazione diretta
Figura 1
Descrizione dei sensori innovativi per il monitoraggio dell’H2
Risultati
Le attività svolte hanno portato allo sviluppo e alla validazione di sensori avanzati per il rilevamento dell’idrogeno basati su nanocompositi grafene–platino (Gr-Pt) operanti a temperatura ambiente. I dispositivi hanno mostrato elevata sensibilità e selettività verso l’idrogeno rispetto a gas interferenti, con una risposta crescente e riproducibile al variare della concentrazione e comportamento reversibile alle basse concentrazioni. Gli studi di stabilità a lungo termine hanno evidenziato una fase iniziale di assestamento seguita da una stabilizzazione operativa, con un miglioramento della risposta fino al 13% nel tempo. L’integrazione del sensore in piattaforma RFID wireless ha dimostrato la possibilità di monitorare l’idrogeno in modo remoto e continuo, con un segnale digitale proporzionale alla concentrazione di gas e piena compatibilità con sistemi di interrogazione standard. I risultati ottenuti confermano l’idoneità del sistema per applicazioni reali di monitoraggio distribuito dell’idrogeno lungo la filiera energetica.
Le prestazioni del sensore sono state valutate in termini di sensibilità, selettività e stabilità nel tempo. I risultati mostrano una risposta crescente con la concentrazione di H₂, un’elevata reiezione degli interferenti e una buona stabilità operativa dopo la fase iniziale di assestamento. (Figura 3)
Figura 2
Risultati
Figura 3
Prestazioni sensore
Team di ricerca
Le attività sperimentali e di sviluppo sono state svolte presso i laboratori ENEA. Il team di ricerca è costituito da Tiziana Polichetti, Brigida Alfano, Maria Lucia Miglietta, e Ettore Massera, ricercatori specializzati nella sintesi e caratterizzazione di materiali nanostrutturati per applicazioni a sensori di gas. Le attività del progetto POR H₂ sono state ulteriormente rafforzate da un contratto di consulenza con CeRICT SCRL per le attività di progettazione elettronica, integrazione su piattaforme RFID e sviluppo dei prototipi e si è avvalso della collaborazione informale con il dipartimento di ingegneria elettronica dell’Università degli Studi di Salerno. La sinergia tra competenze di ricerca fondamentale e sviluppo tecnologico applicato ha consentito di coprire l’intera filiera, dalla progettazione dei materiali fino alla realizzazione e validazione del sistema sensoriale completo.
IL TEAM ENEA
In collaborazione con:
L’Università degli Studi di Salerno ed il CeRICT SCRL
Documenti
T. Polichetti, B. Alfano, E. Massera, M. L. Miglietta, A. de Girolamo del Mauro, L. Di Benedetto, R. Liguori, N. Rinaldi, A. Rubino. (2025). AC Analysis and Modeling of Graphene-enriched WO3-Pt Films for Hydrogen Sensing. IEEE Sensors Journal.
T. Polichetti, B. Alfano, E. Massera, M. L. Miglietta, L. Di Benedetto, R. Liguori, N. Rinaldi, A. Rubino. (2025, February). Hydrogen Sensing with Graphene-Wo3Pt: AC/DC Measurements and Admittance Spectroscopy. In AISEM Annual Conference on Sensors and Microsystems (pp. 10-14). Cham: Springer Nature Switzerland.
T. Polichetti, E. Massera, B. Alfano, M. L. Miglietta, R. Parente, F. P. Monaco, M. Consales, A. M. Cusano, A. Micco, G. Quero & A. Cusano (2025, February). A Wireless, RFID-Based Solution for Hydrogen Sensing. In AISEM Annual Conference on Sensors and Microsystems (pp. 53-57). Cham: Springer Nature Switzerland.
Attività di disseminazione
● Partecipazione a conferenze nazionali e internazionali (EFCH2 2023, AISEM 2025–2026, ISOEN 2026)
● Presentazioni orali e poster su sensori basati su nanocompositi grafene–Pt e piattaforme RFID
● Risultati condivisi su tematiche di sensing, modellazione AC/DC e monitoraggio wireless dell’idrogeno
