LA2.5.2 – Metodologie e Protocolli di caratterizzazione e calibrazione per sensori di gas per il sistema idrogeno

Obiettivo 2 : Stoccaggio,
trasporto e trasformazione in derivati ed e-fuels

REFERENTE/I

Ettore Massera – ENEA

ettore.massera@enea.it

Attività

Sviluppo di metodologie e protocolli per la caratterizzazione e calibrazione di sensori di gas per l’idrogeno, elemento chiave per la sicurezza e l’affidabilità della futura filiera H₂. Il lavoro si concentra sulla messa a punto di procedure sperimentali avanzate per la valutazione metrologica di sensori e rilevatori, operanti in atmosfere controllate e in condizioni realistiche, anche potenzialmente esplosive. Le attività includono l’adeguamento di infrastrutture di laboratorio, la realizzazione di impianti di test prototipali e lo studio delle prestazioni di sensori commerciali e innovativi, anche tramite analisi multivariata di singoli dispositivi e array di sensori. L’obiettivo è sviluppare protocolli affidabili e riproducibili che possano supportare la standardizzazione e la diffusione di tecnologie sensoristiche per applicazioni lungo tutta la filiera dell’idrogeno: produzione, stoccaggio, distribuzione ed utilizzo finale.

Figura 1

Schema degli ambiti applicativi della sensoristica per l’idrogeno e delle attività di caratterizzazione sviluppate nell’ambito della LA2.5.2.

Risultati

  • Le attività hanno portato allo sviluppo e alla validazione di metodologie avanzate per la caratterizzazione di sensori di idrogeno, con risultati rilevanti sia sul piano sperimentale sia pre-normativo. È stata realizzata e messa in esercizio una piattaforma prototipale per la generazione di atmosfere controllate e la valutazione multivariata di sensori, integrata con tecniche avanzate di misura (spettroscopia di impedenza, analisi AC/DC).Sono stati studiati materiali sensibili innovativi (grafene/WO₃/Pt e Gr‑Pt), dimostrando buona stabilità nel tempo, miglioramento della risposta sensoriale e selettività rispetto a gas interferenti. È stata inoltre validata la compatibilità con soluzioni wireless RFID per applicazioni distribuite. Sono stati inoltre definiti e testati protocolli di misura per la valutazione prestazionale dei sensori, con contributi alle attività di normazione (IEEE e CEN). I risultati sono stati disseminati tramite pubblicazioni scientifiche e partecipazione a conferenze internazionali. Complessivamente, le attività hanno consentito di consolidare le basi per la standardizzazione e l’impiego affidabile della sensoristica nella filiera dell’idrogeno.

Figura 2

Piattaforma sperimentale e risultati di caratterizzazione di sensori di idrogeno sviluppati nell’ambito della LA2.5.2.

Figura 3

Studio e calibrazione di sensori di gas per l’idrogeno con alta dinamica e diverse tecniche di trasduzione del segnale

Team di ricerca


Le attività della LA2.5.2 sono svolte nei laboratori di TERIN-DEC, con co mpetenzeconsolidate nello sviluppo e nella caratterizzazione di sensori di gas a stato solido e nell’analisi avanzata dei segnali sensoristici. Il gruppo di ricerca integra competenze multidisciplinari che spaziano dalla scienza dei materiali alla metrologia, fino all’elaborazione dati e alla modellistica, consentendo un approccio completo allo sviluppo di sistemi sensoristici per l’idrogeno. Le attività sono realizzate in collaborazione con partner nazionali del progetto POR H2 (CNR, RSE) e con il coinvolgimento di università e dottorati di ricerca, contribuendo alla formazione di nuove competenze nel settore. Il laboratorio partecipa inoltre a reti e iniziative di standardizzazione e svolge attività di trasferimento tecnologico verso il sistema industriale.

Rete di competenze e collaborazioni coinvolte nelle attività di sviluppo e caratterizzazione della sensoristica per l’idrogeno.

In collaborazione con:

Documenti

Polichetti, T., Alfano, B., Massera, E., Miglietta, M.L., Mauro, A.D., Benedetto, L.D., Liguori, R., Rinaldi, N.J., & Rubino, A. (2025). AC Analysis and Modeling of Graphene-Enriched WO₃–Pt Films for Hydrogen Sensing. IEEE Sensors Journal, 25, 26247-26254. DOI:10.1109/JSEN.2025.3576897

Alfano, B., Miglietta, M.L., Massera, E., Arroyo, P., Lozano, J., & Polichetti, T. (2024). Functionalization of Indium Tin Oxide with Noble Metals Nanoparticles in Hydrogen Sensing. Eurosensors 2023. DOI:10.3390/proceedings2024097113

Polichetti, T., Massera, E., Alfano, B., Miglietta, M. L., Parente, R., Monaco, F. P., … & Cusano, A. (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. DOI: 10.1007/978-3-032-08271-8_9