Riunitosi a inizio 2023, il consorzio di BEST4Hy si appresta ad affrontare l’ultimo anno di progetto con una prima Assemblea Generale presso la sede del CEA a Grenoble, il centro di ricerca francese del Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives.
Environment Park, coordinatore di progetto, ha aperto l’incontro congratulandosi con i partner per i risultati raggiunti e i promettenti avanzamenti. Per questa ragione, nei prossimi mesi BEST4Hy sarà molto attivo nella comunicazione e disseminazione dei risultati verso tutta la community di stakeholder. Tra le attività, si prevedono anche la realizzazione di un training toolkit e di sessioni training face-to-face per mostrate le tecnologie di recupero e riciclaggio per le celle a combustibile PEM e SOC, sviluppate all’interno del progetto. In parallelo agli incontri di training, si svolgeranno dei workshop dedicati all’analisi degli standard e delle direttive europee in vigore con la finalità di definire una roadmap per lo sviluppo di politiche e standard specifici per le celle a combustibile a fine vita, i cui risultati confluiranno in un policy paper.
Per quanto riguarda lo sviluppo delle tecnologie di recupero e riciclaggio, il meeting è stata l’occasione per condividere gli ultimi avanzamenti sulle attività di caratterizzazione dei materiali riciclati e di implementazione degli impianti pilota in fase di costruzione. Proseguono infatti i test del nostro partner Elcogen sulla produzione di SOFC usando polveri secondarie di Ni-YSZ recuperate all’interno del progetto a partire da scarti di celle a combustibile. I test di caratterizzazione del materiale riciclato mostrano risultati abbastanza soddisfacenti per quanto riguarda le analisi elettrochimiche e performance leggermente inferiori rispetto ai materiali tradizionali derivanti dai test strutturali e meccanici sembrano, causate probabilmente da un processo produttivo non ancora perfettamente ottimizzato per le polveri riciclate. Prossimo step sarà focalizzarsi sull’industrializzazione del processo in quanto fase essenziale per poter portare la tecnologia a un livello successivo. Nel frattempo, il Politecnico di Torino sta sviluppando l’impianto pilota a TRL5 per il riciclaggio di ossido di Nichel (NiO) e del materiale ceramico a base di zirconio stabilizzato con ittrio (YSZ) derivante da celle a fine vita. I primi test hanno permesso di recuperare circa il 96% di fase ceramica dalle celle end-of-life (EoL) processate. Un’analisi preliminare di riciclaggio di NiO di tipo open-loop ha individuato il catodo nelle batterie al litio come possibile ambito di applicazione. Il team del Politecnico ha rivelato anche gli ultimi risultati sulle nuove tecnologie sviluppate per il recupero di lantanio e cobalto (La/Co) dal catodo a fine vita: diversi esperimenti hanno permesso di individuare il processo con acido nitrico quale migliore tecnologia per il recupero del materiale dalle celle a fine vita con un’efficienza del 100% per il lantanio, 87% per il cobalto e il 60% per lo stronzio (analisi ICP). Sono stati condotti anche test preliminari per la sintesi del componente LSC perovskite attraverso l’esplorazione di diversi metodi, come il metodo sol-gel oppure quello a nitrato di glicina. In ogni caso, il metodo di sintesi allo stato solido sembra quello più promettente, motivo per cui ci saranno ulteriori test ed approfondimenti nei prossimi mesi.
Ulteriori aggiornamenti anche dalle attività di ricerca dedicata ai processi di riciclaggio delle celle a combustibile PEM: Hensel Recycling e IDO Lab hanno disassemblato ulteriore materiale fornito da EKPO utilizzando il metodo ibrido da loro sviluppato, mentre è in corso anche la costruzione e la validazione del reattore da 2 litri per il recupero del platino con il processo idrometallurgico. Il reattore a bassa pressione usato per il recupero dello ionomero via dissoluzione alcolica è invece programmato per a partire da marzo. Risulta altresì fondamentale mantenere la collaborazione con i membri dell’advisory board già coinvolti in precedenza, così da garantire supporto anche in questa ultima fase progettuale. Novità anche dall’attività di ottimizzazione del processo elettrochimico condotto dal CEA: il vantaggio di questa nuova tecnologia è il recupero di platino in un singolo step, comprensivo della fase di estrazione dalla CCM usata e della deposizione su un nuovo materiale per un’efficienza di recupero pari al 95%. Nei mesi passati, il processo è stato ottimizzato e ulteriormente investigato per comprendere come l’azione di elettro lisciviazione agisca su entrambi i lati della membrana e qual è funzionamento tra il liquido ionico e lo ionomero. Lo scaling-up del processo è in corso e il riutilizzo del solvente è stato testato con successo.
Il CEA è impegnato anche nei test di caratterizzazione dei materiali riciclati per le celle PEM (precursore del sale di platino, elettrocatalizzatore Pt/C e soluzione a base di ionomero) e la loro integrazione nelle MEA con la successiva validazione nelle celle a combustibile. Il processo di riduzione a base di polioli per la sintesi del catalizzatore a base di Pt/C è stata ottimizzata a scala di laboratorio e selezionata per la fase successiva di scaling-up. Circa 16 grammi di catalizzatore sono stati sintetizzati per la produzione di CCM di grandi dimensioni per EKPO. Le operazioni di caratterizzazione sono in corso, così come la fase di remanufacturing: CCM e MEA in celle singole di piccole dimensioni (1,8 cm2) hanno dati i primi risultati sul processo che verrà ulteriormente esplorato su celle da 25 cm2. Il remanufacturing delle CCM di EKPO in configurazione stack è pianificato per il prossimo giugno. Inoltre, si sta investigando anche l’impatto del catalizzatore riciclato a base di Pt/C sia sull’anodo che sul catodo, così come la formulazione dell’inchiostro. I risultati dovrebbero portare a selezionare una composizione MEA da utilizzare per la produzione di CCM secondo il design di EKPO.
Buone notizie anche dall’analisi LCA: l’Università di Ljubljana ha realizzato l’analisi sul ciclo di vita per la fase di produzione e di recupero a fine vita attraverso tecnologie EoL per entrambe le celle PEM/SOFC. Alcuni problemi legati alla mancanza di informazioni su determinati materiali sono stati in parte risolti utilizzando modelli semplificati di LCI e LCA, che saranno ulteriormente implementati nei prossimi mesi. I primi risultati dall’analisi di ciclo vita sui processi di riciclaggio per Pt e YSZ/NiO sembrano promettenti, ma ulteriori miglioramenti e aggiornamenti verranno condivisi nei prossimi mesi. Verrà presto reso pubblico anche un report con tutte le valutazioni collegate all’analisi LCA svolte sulle celle a combustibile SOC e PEM in formato stack. Per metà 2023 ci si aspettano risultati anche dalle analisi LCC e dall’Ecolabelling.
A conclusione del meeting, il Consorzio ha visitato i laboratori del CEA dedicati allo sviluppo delle tecnologie sulle celle a combustibile a idrogeno. Nel 2023, BEST4Hy sarà molto attivo su diversi fronti, inclusi la diffusione dei risultati finalmente raggiunti e un maggior coinvolgimento degli stakeholder. Prossimo appuntamento del consorzio a giugno presso l’Università di Lubiana.
Il consorzio di BEST4Hy, 11-12 Gennaio 2023 a Grenoble
