STUDIO E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSITI A MATRICE CEMENTIZIA PER L’ACCUMULO TERMICO STAGIONALE = STUDY AND CHARACTERIZATION OF CEMENT-BASED COMPOSITES FOR SEASONAL THERMAL ENERGY STORAGE

La continua spinta verso decarbonizzazione ed efficientamento energetico ed economico, unita alla ricerca di fonti energetiche sostenibili e affidabili, rende indispensabile la ricerca e lo sviluppo di nuove tecnologie di accumulo energetico, in grado di supportare e accelerare questa transizione. In particolare, l’accumulo di energia termica (TES) risulta fondamentale per sfruttare efficacemente l’energia prodotta da fonti intermittenti, quali il solare, e per l’efficientamento energetico e la riduzione delle emissioni in ambito edilizio ed industriale. In questo contesto, il presente lavoro si propone di sintetizzare, caratterizzare e valutare i parametri di sintesi e di performance di innovativi materiali compositi porosi contenenti sali idrati (CSPM) a matrice cementizia per l’accumulo termochimico di calore stagionale a bassa/media temperatura (seasonal low/medium-temperature TCHS). Attraverso tre parametri di sintesi fondamentali, cioè rapporto acqua su cemento (w/c), concentrazione della soluzione salina in rapporto alla sua solubilità massima in acqua (s/smax), e rapporto tra agente anti-settling e cemento (a/c%), esplorati tramite un sistema di ‘Sequential Learning’ basato sull’ IA, diverse composizioni sono state sintetizzate e caratterizzate a livello di densità energetica e costo specifico; inoltre sono state eseguite valutazioni sulle cinetiche di idratazione dei diversi compositi, misurazioni di densità ‘loose’ e ‘tapped’ e caratterizzazioni morfologiche su alcune composizioni selezionate attraverso microscopia ottica e SEM. Inoltre, sono state effettuate valutazioni sull’ influenza dell’additivo anti-settling su densità, conducibilità termica e sulle proprietà meccaniche di provini di cemento Portland puro e compositi. I materiali sintetizzati hanno raggiunto densità energetiche soddisfacenti, con un massimo di 482 kJ/kg per il composito LiCl_10 e un minimo di costo specifico pari a 2.43 USD/kWh per il composito CaCl2_1, risultando candidati promettenti per la realizzazione di materiali per l’accumulo termico economici e dalle proprietà modulabili, indispensabili in un’ottica di transizione energetica e sviluppo digitale sostenibile.