RIFERIMENTI
Giuseppe Gigli, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Vincenzo Maiorano, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Aurora Rizzo, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Giovanni Bruno, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
M. Rutigliano, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
F. Taccogna, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
G. Dilecce, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Grazia Cicala, /Users/silvia.presello/AppData/Local/temp/Temp1_Energy+_SchedeIstituti-DSFTM.zip/NANOTEC/Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.">Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Sito web dell’Istituto: www.nanotec.cnr.it
PRINCIPALI ATTIVITA’ NEL SETTORE ENERGIA
- Progetto “Plastic tecHnologies for the realization of Organic solar cells and high Efficiency Bright and Uniform Sources” (PHOEBUS) Regione PUGLIA (APQ Reti di Laboratori, cod. 31)
Il progetto ha permesso la costituzione di una rete di laboratori che svolge attività di ricerca industriale e sviluppo sperimentale per fabbricare una nuova generazione di dispositivi organici per applicazioni nel fotovoltaico e nell’illuminazione ambientale ad alta efficienza. La Rete si occupa di ricerca e sviluppo in due ambiti principali: sorgenti di illuminazione plastiche a emissione di luce bianca (OLEDs), in grado di sfruttare e convertire energia solare rinnovabile mediante dispositivi fotovoltaici plastici a basso costo di fabbricazione; celle solari plastiche basate su nuovi materiali ibridi organici-inorganici, ad alta efficienza e in grado di abbattere drasticamente il fabbisogno energetico. Pertanto offre servizi quali: l’analisi ottica dei materiali, l’analisi del comportamento elettrochimico; la sintesi e la caratterizzazione di materiali innovativi per OLED; la fabbricazione di celle solari semitrasparenti con caratteristiche cromatiche/estetiche modulabili. Fanno parte della rete oltre all’istituto di Nanotecnologia anche l’Istituto di Chimica dei Composti Organo Metallici del CNR-(ICCOM) ed il Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, del Territorio, Edile e di Chimica (DICATECh) del Politecnico di Bari.
http://www.arti.puglia.it/index.php?id=825
- EFOR-Energia da FOntiRinnovabili (Iniziativa CNR per il Mezzogiorno L. 191/2009 art. 2 comma 44)
Il Progetto ha sviluppato, coerentemente con la programmazione Comunitaria e Nazionale in materia di Ricerca e Innovazione, le tematiche centrali delle Piattaforme Tecnologiche Europee “European Photovoltaic Technology Platform” e “Sustainable Chemistry”, avviate e sviluppate nell’ambito del VII FP della Comunità Europea. Il progetto prevede la realizzazione di un forte partenariato tra il sistema della ricerca CNR e le Imprese che già hanno iniziato ad investire in R&D sulle tecnologie necessarie ad arrivare ad un processo di industrializzazione.
Lo sviluppo di tecnologie a basso impatto ambientale, ad esempio nel campo delle energie rinnovabili mutuate da esperienze pregresse e consolidate nei settori della microelettronica, della sintesi chimiche ad alta efficienza e selettività e dei processi catalitici, è stato l’altro favorito da un crescente impegno di alcune piccole e medie imprese (PMI) che vedono nelle energie rinnovabili un’opportunità di investimento strategico per il mantenimento della loro competitività a livello internazionale, come testimoniato anche dal recente programma “Industria 2015” del Ministero dello Sviluppo Economico, il quale, con due specifiche azioni sull’efficienza energetica e sulla mobilità sostenibile, ha inteso rilanciare la competitività industriale e scientifica in questo settore strategico per il Paese.
- Progetto di ricerca PON R&C 2007-2013 (Avviso n. 713/Ric. del 29 ottobre 2010) MAAT-Molecular NAnotechnology for HeAlth and EnvironmenT (Project Number: PON02_00563_3316357)
Il progetto MAAT mira all’implementazione di una piattaforma di nanotecnologie molecolari per l’ambiente e la salute dell’uomo. Nel progetto sono coinvolte grandi aziende del panorama italiano ed internazionale quali STMicroelectronics, Tozzi Renewable Energy (TRE), Ospedale San Raffaele oltre al Distretto Tecnologico Dhitech capofila del progetto. Fanno parte del partenariato il CNR, rappresentato da ben 4 Istituti, in particolare dal CNR NANOTEC di Lecce, l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), l’Università del Salento, l’Università di Bari, il Politecnico di Bari.
Il progetto ha due obiettivi finali:
- Realizzazione di un Lab-on-Chip (LOCs) per amplificazione di DNA, di nuova concezione, in cui si integra una sorgente illuminante OLED ad alta luminanza ed a basso costo di produzione (partner industriale STMicroelectronics)
- Implementazione di uno Smart Panel semitrasparente, di colore modulabile per applicazioni in Building Integration, in cui le funzionalità di produzione di energia, illuminazione e schermatura controllata sono combinate, mediante l’utilizzo di sorgenti di illuminazione OLED, celle solari DSSC e dispositivi PECC (partner industriale TRE)
- Dispositivi Solari a Coloranti di Nuova Generazione: Sensibilizzatori e Conduttori Nano Ingegnerizzati (MIUR-PRIN 2010-2011 Project No. 20104XET32 “DSSCX”)
- Two-Dimensional Colloidal Metal Dichalcogenides based Energy-Conversion Photovoltaics (2D-ECO), (MIUR-Programma "SIR" Decreto del 23 gennaio 2014 prot. n. 197)
Sono stati realizzati diversi prototipi di dispositivo ad elevata efficienza (fino al 17%) e su substrati flessibili. Inoltre sono stati sviluppati dispositivi fotovoltacromici su substrati trasparenti per integrazione in edifici.
- Progetto “Ultra thin glass membranes for advanced, adjustable and affordable quadruple glazing windows for zero-energy buildings “ (MEM4WIN)-EUROPEAN COMMISION (Collaborative project n. 314578)
Il progetto MEM4WIN fa riferimento al piano predisposto dalla Commissione europea sulla efficienza energetica negli edifici. In particolare, la Direttiva 2010/31/UE sulla prestazione energetica degli edifici (EPBD) prevede che gli Stati membri dovrebbero elaborare piani nazionali destinati ad aumentare il numero di edifici a energia quasi zero e quindi allo sviluppo e alla crescita del mercato dell'edilizia sostenibile. Il progetto vede al centro dell’attenzione le finestre quali elementi critici per il controllo del rendimento energetico degli edifici. In particolare, per gli edifici a energia zero, è di fondamentale importanza lo sviluppo di “Windows” che mostrano ridotto valore-U, peso e costo e con alcune funzionalità per il controllo e la produzione di energia. Pertanto MEM4WIN mira ai seguenti obiettivi: (1) introdurre vetri quadrupli estremamente sottili e “frameless” con applicazione diretta sulle facciate; (2) implementare con metodologie “ink jet” lo stampaggio di celle fotovoltaiche organiche (OPV), introdurre collettori termici solari totalmente integrati per la raccolta di energia e micro specchi per il controllo energetico della illuminazione diurna. (3) ridurre i costi di fabbricazione con la sostituzione dei materiali convenzionali, ad esempio ITO e argento utilizzati nei contatti elettrici per OPV, con il grafene. L’istituto NANOTEC è coinvolto nella produzione di grafene con tecnologia CVD e nello sviluppo di metodologie per la funzionalizzazione chimica per rendere il grafene idoneo per la suddetta applicazione. Fanno parte del progetto sia industrie che università e, in particolare, sul tema grafene l’Università di Cambridge(UK).
- Attività di ricerca nel campo della Fusione Nucleare
L’attività di ricerca di base nell’ambito di questo settore riguarda: 1) studio dei processi elementari dovuti all’interazione del plasma con la superficie in reattori di fusione; 2) modellizzazione numerica del plasma nelle regioni periferiche di reattori termonucleari a fusione controllata (SOL e divertor) e nelle sorgenti di ioni negativi per l’accelerazione di fasci neutri utilizzati per riscaldare e sostenere la corrente all’interno del tokamak. In particolare si studiano i meccanismi di ricombinazione del plasma in regimi di “detached divertor” dovuto a reazioni mediate da molecole. L’attività di studio di sorgenti di ioni negativi consente l’ottimizzazione del trasporto, estrazione ed accelerazione di fasci di ioni negativi in sorgenti rilevanti per il progetto ITER.
E’ in corso una collaborazione ufficiale tra CNR Nanotec Bari, INFN e RFX sulle sorgenti SPIDER e NIO1.
I progetti più recenti nei quali siamo stati coinvolti sono:
- Progetto biennale (2012-2013) nell’ambito dell’accordo bilaterale CNR-CNRS ” Ricombinazioni di atomi di idrogeno su tungsteno per ITER-Esperimenti e Calcoli di Dinamica Molecolare”
La realizzazione di nuovi reattori di fusione come ITER ha evidenziato la necessità di nuovi dati collisionali per l’interazione di atomi e molecole di idrogeno con materiali a temperature elevate. In questo progetto è stata condotto uno studio congiunto teorico (CNR)-sperimentale (CNRS) per l’interazione di atomo di idrogeno su una superficie di tungsteno, uno dei materiali candidati per il divertor. I risultati ottenuti per l’interazione in diversi siti attivi della superficie considerata e per i diversi processi, sono risultati in buon accordo con quelli ottenuti sperimentalmente. L’accordo con i risultati sperimentali conferma l’affidabilità dei calcoli di Dinamica Molecolare per l’interazione gas-superficie condotta presso il nostro Istituto, che quindi può essere estesa a considerare altri tipi di materiali ed interazioni.
- Grant F4E-2009-GRT-032
Nell’ambito di questo progetto è stata fatta un’analisi accurata riguardante lo stato dell’arte delle sorgenti ibride di ioni negative ed è stato implementato un nuovo metodo ottenendo nuovi risultati per: simulazioni 3D del trasporto di Cs per la sorgente SPIDER in condizioni di vuoto, dati per processi collisionali che coinvolgono Cs e i suoi ioni nella fase di plasma, simulazioni 2D di cesio e dei suoi ioni in condizioni di plasma-on, stima per la produzione di composti di Cs dovuti alla presenza di impurità, risultati per la produzione, trasporto ed estrazione di ioni negativi da superfici cesiate.
- COMBUSTIONE ASSISTITA da PLASMA (PAC)
L’uso di scariche di non equilibrio a pressione atmosferica diminuisce il tempo di ignizione della combustione e stabilizza fiamme in condizioni di miscela magra. Le applicazioni di questa tecnica sono molteplici. Per combustori standard, inclusi i motori a scoppio, oltre ad un miglioramento dell’efficienza, si può operare in condizioni di miscela aria/combustibile molto magra, con riduzione della temperatura di combustione e riduzione delle emissioni di ossidi di azoto inquinanti. Applicazioni speciali includono i motori “air-breathing” per voli ipersonici ad alta quota, con una estensione delle loro condizioni di funzionamento (quota e velocità).
Progetto PON03PE_00067_6"APULIA SPACE" del DTA
- REFORMING di CO2 e METANO
Scariche di non-equilibrio a pressione atmosferica accoppiate a catalizzatori per la trasformazione dei gas serra CO2 e CH4 in syngas (H2+CO) e/o combustibili liquidi. Questa tecnologia permetterebbe una valorizzazione dell’anidride carbonica ed una trasformazione di un combustibile gassoso (metano) in combustibile liquido (metanolo), molto più facile da trasportare ed adatto alle attuali infrastrutture di distribuzione dei combustibili e delle attuali tecnologie dei motori a scoppio. Una sua applicazione ideale sarebbe la produzione di metanolo a partire dal biogas ( principalmente composto di CO2 e CH4 ) utilizzando fonti rinnovabili di energia elettrica, ottenendo così simultaneamente la valorizzazione di CO2, la produzione di combustibile liquido e lo stoccaggio di energia elettrica da fonti intermittenti.
- CONVERTITORI di ENERGIA BASATI su FILM di DIAMANTE
La principale attività di ricerca presso il laboratorio MWPECVD verte sulla produzione e caratterizzazione di film di diamante policristallino e nanocristallino che possono essere applicati nel campo dell’energia come efficienti convertitori di energia ad alta temperatura (<800 °C). Un convertitore di energia termoionico è generalmente costituito da semiconduttori a bassa funzione lavoro (cioè densità di corrente molto elevate), che possono sfruttare in modo efficiente l’emissione termoionica. I film di diamante prodotti essendo resistenti alle alte temperature, eco- bio-compatibili, relativamente economici, caratterizzati dalla più alta conducibilità termica tra i solidi, risultano ideali per applicazioni di termo/foto conversione garantendo una lunga durata operativa e stabilità. A tal riguardo si stanno già studiando film di diamante idrogenati e/o drogati con azoto per catodi di nuova concezione che possano sfruttare contemporaneamente la termo e la foto-emissione. Il trattamento di idrogenazione assicura una affinità elettronica negativa (alte efficienze di fotoemissione) mentre un alto drogaggio di azoto abbassa la funzione lavoro a 1,7 eV (alte efficienze di termoemissione). Tale valore è eccezionale se confrontato con quello dei metalli non alcalini emettitori.
È in corso un deposito di brevetto congiunto tra CNR-NANOTEC e INFN sullo sviluppo di un fotocatodo ad alta efficienza e stabilità.
INFRASTRUTTURE E STRUMENTAZIONE
L’ istituto è dotato di:
- Laboratori di chimica per la sintesi organica, per la sintesi delle nanoparticelle colloidali e la preparazione di perovskiti ibride (glove-box, linee di Schlenk, transmission electron microscopy (TEM), NMR);
- Laboratorio per la fabbricazione e caratterizzazione di dispositivi optoelettronici organici ed ibridi sia elettroluminescenti che fotovoltaici (glove-box, camere per evaporazione, wet-lab e strumentazione per caratterizzazione dispostivi);
- Linea Pilota per la fabbricazione di dispositivi optoelettronici molecolari, Kurt. J. Lesker Cluster Tool. Lo strumento consiste di 5 camere, che operano in condizioni di alto vuoto fino a 10-8mbar, arrangiate intorno ad una camera di distribuzione centrale. Quest’ultima, con l’ausilio di un braccio meccanico completamente automatizzato, consente lo spostamento dei campioni dalla camera d’ingresso in ogni altra camera mantenendo le condizioni di vuoto iniziali;
- Laboratorio di spettroscopia avanzata per la caratterizzazione fotofisica dei diversi materiali (Steady-state and Time-resolved Photoluminescence; Photoinduced Absorption Spectroscopy (cw-PIA); Transient Absorption (TA) and Electro-Absorption (EA); Transient Photocurrent-Photovoltage;
- Laboratori per la crescita e il trattamento anche via plasma di materiali e, specificatamente, di grafene con tecnica CVD e per epitassia e di film silicio amorfo con tecnica PECVD;
- Laboratori di caratterizzazione di materiali con spettroscopia Raman e microscopia a forza atomica (AFM). Il laboratorio di misure elettriche consente di effettuare misure di trasporto (Hall, van der Pauw) e di caratterizzazione di celle fotovoltaiche;
- Cluster di calcolo HPC e servizi;
- Laboratorio trasferimenti di Energia in fase Plasma. Strumentazione per spettroscopie ottiche avanzate, sistemi di generazione di scariche elettriche. Accesso-in convenzione con altra struttura (Dipartimento di Fisica Università di Trento) a strumentazione avanzata per l’analisi dei prodotti stabili di reazione (gas-cromatografia, spettrometria di massa, NMR);
- Laboratorio MWPECVD del CNR-NANOTEC di Bari, situato presso il Dipartimento di Fisica di Bari. La principale facility di questo laboratorio è l’apparato MWPECVD che permette la produzione di film di diamante policristallino e nanocristallino.
TEMATICHE/SETTORI DI INTERVENTO
- Efficienza energetica
- Produzione sostenibile di energia da fonti fossili
- Produzione di energia da fonti rinnovabili
- Ricerca energetica di frontiera