Le celle a ossidi solidi sono dispositivi elettrochimici che convertono l'energia chimica di un combustibile in energia elettrica e calore senza combustione. Lavorano ad alta temperatura e possono essere utilizzate sia per produrre elettricità a partire dall’idrogeno, sia per compiere il processo inverso: impiegare energia elettrica e calore per ottenere idrogeno dal vapore acqueo. 

La tecnologia comprende le celle a combustibile SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) e le celle elettrolitiche SOEC (Solid Oxide Electrolysis Cell). Questi dispositivi operano ad alta temperatura, indicativamente tra 500 e 1000 °C, in funzione dei materiali e della configurazione, e sono costituiti da un elettrodo del combustibile, un elettrolita ceramico e un elettrodo dell’ossigeno, comunemente denominato elettrodo dell’aria.

Lo studio delle celle a ossidi solidi in modalità elettrolisi (SOEC) è particolarmente importante per lo sviluppo della produzione di idrogeno verde, ottenuto utilizzando energia da fonti rinnovabili. Il funzionamento ad alta temperatura permette di fornire, sotto forma di calore, una parte dell’energia necessaria al processo, riducendo il fabbisogno di elettricità. Questa caratteristica offre opportunità di integrazione con processi industriali che rendono disponibile calore recuperabile.

La produzione di idrogeno verde è una delle attività chiave della ricerca di Sotacarbo, come dimostrano i progetti SulkHy, che ha permesso la realizzazione di una hydrogen valley a Carbonia, e RECOVER. Quest’ultimo ha visto il recupero dell’ex ufficio tecnico e la conversione in laboratori innovativi, come il banco prova Fiaxell SOFC Technologies nel laboratorio H₂ per la sperimentazione sulle celle a ossidi solidi. Le prove di laboratorio consentono di studiare nuovi metodi per sfruttare il potenziale di questa tecnologia e individuare condizioni operative che favoriscano efficienza e stabilità nel tempo.

Dall’11 al 17 ottobre 2026, nell’ambito del progetto Filiera Idrogeno/Convenzione 70, le ricercatrici Sotacarbo Federica Dessì e Ludovica Pisanu hanno potuto approfondire le tecniche di sperimentazione sulle celle a combustibile SOFC proprio nei laboratori Fiaxell, nel parco tecnologico del Politecnico Federale di Losanna (EPFL), Svizzera.

Una parte dell’approfondimento è stata dedicata alle tecniche di fabbricazione delle celle e alle apparecchiature utilizzate per preparare e depositare i materiali che ne costituiscono gli strati funzionali. Sono state illustrate, in particolare, la stampa serigrafica e la colata su nastro. Sono state presentate anche le configurazioni a supporto anodico e quelle a supporto elettrolitico. Nelle prime il sostegno meccanico è fornito prevalentemente dalla struttura dell'elettrodo combustibile, nelle seconde dall'elettrolita stesso.

Le ricercatrici hanno poi esaminato il montaggio e lo smontaggio di celle singole e di piccoli gruppi di celle, chiamati stack. Sono operazioni che richiedono cura: un contatto elettrico non adeguato o un componente posizionato male possono alterare le misure e rendere difficile capire il comportamento della cella.

Le attività si sono soffermate anche sullo studio delle misure elettriche, utilizzate per valutare le prestazioni delle celle e individuare i fenomeni che ne ostacolano il funzionamento, e dell’impiego dell’analizzatore termogravimetrico, che registra le variazioni di massa di un campione al variare della temperatura. Tutte queste informazioni sono preziose per lo studio delle trasformazioni dei materiali nelle condizioni di prova. FD/LP