Introduzione
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Introduzione
La presente Tesi di Laurea Specialistica è incentrata sullo sviluppo e sulla sperimentazione di membrane atte a separare, a temperature relativamente elevate, l’idrogeno da correnti di gas di sintesi prodotte tramite processi di gassificazione o reforming di combustibili solidi, liquidi o gassosi.
La Tesi fa parte di un progetto ben più ampio avviato nel 2007, finanziato e inserito nel progetto FISR 2006 dal titolo “Sistemi integrati di produzione di idrogeno e sua
utilizzazione nella generazione distribuita”, ed in particolare nella linea di progetto 2
(Separazione e purificazione dell’idrogeno).
Negli ultimi anni ha acquistato sempre più importanza la ricerca di nuove fonti energetiche da utilizzare in sostituzione dei combustibili tradizionali. Questa spinta è incentivata dalla presa di coscienza della comunità internazionale nei confronti di una serie di problematiche di carattere globale, quali:
– il riscaldamento terrestre e l’acidificazione dell’acqua superficiale degli oceani, che implicano la necessità di ridurre significativamente le emissioni di gas serra;
– il deterioramento della qualità dell’aria nelle aree metropolitane, dovuto essenzialmente alle emissioni del traffico veicolare e delle caldaie domestiche;
– il depauperamento delle riserve di combustibili fossili, in particolare di gas naturale e petrolio, che diventeranno in un prossimo futuro sempre più difficilmente estraibili e quindi più costosi;
– la necessità per tutti i paesi di adottare un sistema energetico il più possibile indipendente dalle importazioni di combustibili fossili da paesi politicamente instabili.
Attualmente l’idrogeno è utilizzato come reagente nell’industria chimica e petrolchimica ma la ricerca è volta allo sviluppo di tecnologie adatte per utilizzare l’idrogeno come combustibile (fuel cell), per la generazione di energia elettrica, di
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calore e come combustibile per autotrasporti. Ad oggi però il suo utilizzo come combustibile vero e proprio non è molto diffuso a causa del costo di produzione ancora elevato.
Al tempo stesso si sta concretizzando la possibilità di produrre l’idrogeno da fonti fossili largamente disponibili come il carbone o rinnovabili come la biomassa, così da ridurre i problemi ambientali e favorire lo sviluppo delle infrastrutture necessarie ad un impiego su larga scala di H2 come vettore energetico. In futuro è auspicabile che l’idrogeno sia prodotto tramite elettrolisi dell’acqua utilizzando fonti energetiche completamente rinnovabili e pulite. Ad oggi, questo non è ancora possibile in modo economicamente vantaggioso, di conseguenza è opportuno studiare anche l’ottimizzazione degli attuali processi disponibili per la produzione di idrogeno.
In questo ambito si inserisce la presente Tesi di Laurea Specialistica, che ha esaminato la problematica della separazione attraverso membrane in acciaio poroso sulle quali viene depositato un sottile strato di palladio attraverso la tecnica dell’Electroless
Plating.
L’attività di Tesi si è svolta nel periodo 13/3-21/11/2008, in parte presso il DICCISM (Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali) e in parte presso il CPTM (Consorzio Polo Tecnologico Magona di Cecina).
L’attività si è articolata in vari punti:
1. Ricerca bibliografica sulle diverse tipologie di membrane per la separazione di miscele gassose, la loro produzione e caratterizzazione, la loro integrazione in sistemi di gassificazione di combustibili solidi.
2. Studio del processo di electroless plating per la sintesi in laboratorio di membrane al palladio supportate su materiali metallici porosi.
3. Realizzazione in laboratorio di membrane al Palladio tramite la tecnica dell'electroless plating e verifica del risultato ottenuto.
4. Progettazione di un sistema sperimentale per l’esecuzione di test di permeazione su membrane per la separazione di idrogeno.
5. Assemblaggio e messa a punto preliminare dell’impianto pilota per l'esecuzione di test di permeabilità all'idrogeno.
