I materiali rappresentano un fattore abilitante per l’innovazione, particolarmente per il settore industriale, e sono parte della soluzione per affrontare la competizione globale nel settore dell’energia e non solo. La IC#6 “Clean Energy Materials” di Mission Innovation suggerisce la realizzazione di una MAP (Materials Acceleration Platform) per la selezione di materiali avanzati per applicazioni nel settore energia. Il progetto intende realizzare la piattaforma IEMAP sviluppando una infrastruttura computazionale trasversale su cui costruire modalità avanzate per la progettazione dei materiali con diversi approcci e condizioni operative, da quelle più tradizionali a quelle più innovative e complesse. Questo approccio permetterà in futuro di implementare nuove linee di ricerca e sperimentazione, nonché di connetterle in maniera modulare con quanto già realizzato. L’infrastruttura trasversale (WP1) sarà costituita da un database (DB) visibile a tutti i servizi della piattaforma e da un workflow che sarà l’orchestratore dei servizi. Il workflow sarà guidato da una intelligenza artificiale (AI) e da tecnologie BigData per imparare dai dati ed ottimizzare la progettazione del nuovo materiale. Il motore di questa infrastruttura sarà il supercomputer CRESCO, installato presso ENEA, su cui si implementeranno tecnologie HPC (High Performance Computing) sia per la gestione dei dati che per una libreria di codici numerici per il modeling molecolare. I casi applicativi riguarderanno tre aree di ricerca fondamentali nel settore dell’energia per sostenere la transizione energetica: accumulo elettrochimico - batterie, elettrolizzatori e fotovoltaico. Per quanto riguarda i materiali per l’accumulo elettrochimico (WP2), le linee di attività copriranno sia i materiali catodici, per i quali si svilupperà un sistema di sintesi e caratterizzazione automatizzata ad elevata prestazione, sia elettroliti innovativi (liquidi ionici),anch’essi sintetizzati e caratterizzati mediante processi automatizzabili, sia materiali anodici per i quali si prevede la produzione e il testing rapido di polvere di silicio a granulometria e composizione chimica controllata mediante processi automatizzabili. Sarà, inoltre, sviluppata una metodologia automatizzabile per la formulazione di inchiostri, finalizzata alla produzione di elettrodi mediante stampa rotocalco. Infine, verrà sviluppato un processo di recupero sostenibile di materiali da sistemi di accumulo elettrochimico a fine vita. Per quanto riguarda i materiali per gli elettrolizzatori (WP3), le linee di attività saranno indirizzate sia ad elettrolizzatori a bassa temperatura (alcalini a membrana (AEM) e polimerici (PEM)) e sia a quelli ad alta temperatura (PCE). Riguardo gli AEM l’attività sarà rivolta alla sintesi automatizzata di membrane composite a scambio anionico. Riguardo i PEM si focalizzerà l’attività sulla sintesi di catalizzatori a basso contenuto di materiali critici (CRM) mediante tecniche di deposizione rapida per l’impiego in elettrolizzatori rigenerativi innovativi. Infine per i PCE, l’attività riguarderà lo sviluppo di elettrodi ed elettroliti a conduzione mista protonica/elettronica e/o compositi, con diversi metodi di sintesi prevedendo un’interfaccia con tecniche di machine learning (ML). Per quanto riguarda i materiali per il fotovoltaico (WP4), si mira allo sviluppo di soluzioni avanzate per utility-scale PV e BIPV, indagando materiali, architetture di dispositivo e processi. Saranno sviluppati: i) celle solari innovative a film sottile di perovskite mediante processi rilevanti per l’industria; ii) metodi sostenibili di recupero di materiali da pannelli fotovoltaici a fine vita; iii) dispositivi fotovoltaici InGaP/Si per applicazione in pannelli a concentratori luminescenti; iv) dispositivi ibridi PV-accumulo, totalmente integrati, a due e tre terminali per la gestione dell’intermittenza della fonte solare, adatti alle applicazioni di building integration anche in ambienti indoor.