Descrizione previsione attività della commessa "Processi per la produzione di idrogeno e per la conversione di biomasse (ET.P03.009)"

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Processi per la produzione di idrogeno e per la conversione di biomasse (ET.P03.009)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • Presentazione di proposte progettuali all'interno di bandi nazionali ed internazionali. Colloqui con società del settore interessate alla commercializzazione dei catalizzatori studiati. (literal)
Punti critici
  • - disponibilità di nuove unità di personale di ricerca e tecnico; - adeguamento della strumentazione scientifica; - acquisizione di finanziamenti finalizzati; - necessità di progetti nazionali integrati. (literal)
Attività da svolgere
  • Nell'ambito del Progetto TESEO verrà realizzato e validato un generatore di idrogeno. L'unità dovrà essere in grado di convertire diesel e/o biodiesel, a basso contenuto di zolfo, in un syngas ricco in idrogeno e sarà basata sul processo di steam reforming ossidativo, in modo da ottenere un gas dalle caratteristiche tali da poter essere utilizzato in celle a combustibile ad Ossidi Solidi. L'unità sarà dotata, inoltre, di un opportuno scambiatore di calore, per la gestione dell'energia termica sviluppata e di un sistema integrato di controllo e gestione. In particolare l'acquisizione dati ed il controllo della strumentazione verranno effettuati attraverso moduli Field Point gestiti tramite un software dedicato di tipo grafico, sviluppato in ambiente LabVIEW. Verranno, infine, analizzate le prestazioni del reformer in termini di conversione del diesel, selettività per la produzione di idrogeno e di monossido di carbonio, stabilità catalitica. Saranno quindi validati i bilanci di massa e di energia del Reformer. L'attività di ricerca relativa ai processi di reforming (tri-reforming, reforming auto termico, dry reforming) sarà focalizzata sullo studio di catalizzatori resistenti allo zolfo (= 50 ppm). Verrà seguito un duplice approccio: - l'approccio classico che prevede l'introduzione di un secondo metallo come fase attiva (Pt, Rh, Fe, Sn) a catalizzatori a base di nickel, l'utilizzo di supporti con elevata mobilità dell'ossigeno (Gd-CeO2; YSZ) per il controllo del coking (poichè la presenza di composti solforati aumenta la propensione del Ni a formare carbone) ed infine l'introduzione di additivi che possano aumentare la tolleranza allo zolfo (La, Re). - L'approccio innovativo consisterà nello studio di materiali con una fase attiva metallica confinata nella struttura mesoporosa del supporto (es. Al2O3) che stabilizzi le particelle mediante un \"effetto di confinamento\", ed una seconda fase metallica più esterna che possa espletare un effetto protettivo del primo metallo. Tests catalitici su catalizzatori così preparati saranno condotti utilizzando come fuel miscele contenenti composti solforati simulando sia combustibili gassosi quale il biogas che combustibili liquidi quale il diesel. In parallelo, continuerà ad essere svolta un'attività di ricerca finalizzata allo sviluppo di catalizzatori strutturati che si prefigge lo scopo di realizzare letti catalitici compatti che possano superare i limiti dei tradizionali letti catalitici in forma di pellets, essendo caratterizzati da una elevata area superficiale esterna, basse cadute di pressione ed ottima resistenza agli shock termici. I catalizzatori con le migliori performance (elevata conversione, stabilità e tolleranza allo zolfo), saranno quindi depositati su supporti monolitici di diversa natura (cordierite, Al2O3) e caratteristiche (CPSI = 200, 400, 600), i catalizzatori verranno depositati anche su foam ceramici (Al2O3) con diversa porosità (PPI= 20, 30, 40). La tecnica di deposizione principalmente usata sarà il wash-coating con miscele acquose contenenti il catalizzatore e altri componenti quali disperdenti e modulatori di viscosità. Particolare attenzione sarà dedicata all'individuazione dei componenti adatti al tipo di polvere catalitica usata con l'obbiettivo di realizzare delle miscele stabili e di ottenere degli strati di washcoating che presentino una buona adesione al supporto. Parallelamente, continuerà ad essere approfondito e studiato il metodo della combustione per depositare strati catalitici su supporti ceramici. I catalizzatori strutturati preparati saranno poi testati in processi di reforming e l'attività catalitica verrà comparata con le performance dei letti catalitici a base di pellets. Verrà anche studiato un metodo di preparazione di polveri catalitiche finalizzato alla sintesi di materiali a base di ceria ad alta area superficiale per una migliore distribuzione della fase attiva sul supporto. Nell'ambito del progetto Teseo, in particolare, verrà completata la validazione in scala di laboratorio dei catalizzatori selezionati al fine di definirne attività e stabilità chimica. Inoltre verrà completata la progettazione e la realizzazione dell'unità di produzione idrogeno da 0,5 kWequivalenti. Infine proseguirà l'attività riguardante: - Prove di conversione di biomassa legnosa in gas di sintesi in impianto di gassificazione da 20-40 kW - Realizzazione impianto a letto fluido in scala da laboratorio per la conversione di reflui liquidi di natura oleosa (literal)
Risultati attesi
  • 1) Individuazione di una o più metodologie di preparazione di catalizzatori da poter impiegare in processi di reforming che utilizzano fuel contenenti composti a base di zolfo come il biogas e il diesel. 2) Identificazione di una o più formulazioni catalitiche caratterizzate da un'elevata area superficiale e da una buona dispersione delle fasi metalliche, i catalizzatori dovranno mostrare anche elevata attività e stabilità catalitica in termini di conversione del fuel impiegato, resa in syngas e resistenza alla formazione di carbonio e alla presenza di composti contenenti zolfo. 3) Realizzazione di catalizzatori strutturati che consentano di superare le limitazioni dei letti catalitici a base di pellets come, ad esempio, il mantenimento delle performance anche ad alte velocità spaziali e l'utilizzo di una minore quantità di catalizzatore. 4) Sviluppo di un metodo di sintesi per la preparazione di catalizzatori a base di ceria ad alta area superficiale . 5) Realizzazione unità di generazione idrogeno da dodecano della potenza di 0,5 kW equivalenti. 6) Validazione funzionale di un reformer alimentato a biogas per l'integrazione con celle ad alta temperature sofc. (literal)
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