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MODELLAZIONE DI REATTORI CATALITICI PER LA GENERAZIONE DI IDROGENO

Il sistema catalitico oggetto di studio sarà definito rispetto alla natura del supporto (leghe metalliche FeCr, FeAlCr e simili), le fasi attive da supportare (a base di perovskiti per la combustione catalitica e di metalli nobili per la decomposizione dell'ammoniaca).Saranno condotte prove di deposizione delle fasi attive sul supporto metallico in forma di lamina sottile.Un microreattore catalitico, già disponibile ai proponenti ed in cui saranno posizionate le lamine catalitiche, sarà utilizzato per far avvenire la sola reazione di combustione o simultaneamente e separatamente le due reazioni esotermica ed endotermica, consentendo di trasferire calore dall'una all'altra ad una velocità tale da sostenerle entrambe.La ricerca proseguirà nello studio delle ricadute applicative, nella caratterizzazione delle proprietà chimico-fisiche dei catalizzatori e nella definizione di relazioni tra meccanismi di reazioni e natura dei catalizzatori. Saranno identificati e studiati nuovi sistemi reattivi. Saranno individuate e preparate appropriate formulazioni di catalizzatori per tali sistemi che saranno poi provati con il microreattore precedentemente sviluppato. Più inparticolare, saranno effettuate deposizioni dei catalizzatori sulle facce opposte delle lamine metalliche con tecniche mutuate da quelle per le marmitte catalitiche. Le lamine metalliche catalitiche saranno caratterizzate mediante XRD, SEM, AFM, TG/DSC, TPD, TPO.Infine, sarà impiegato e sviluppato un modello di simulazione del comportamento del microreattore precedentemente formulato e messo a punto. Sarà proseguital'attività di modellazione in 2-D e 3-D di microreattori catalitici con reazioni esotermiche ed endotermiche accoppiate in condizioni stazionarie. Il modello consta delle equazioni differenziali di bilancio di materia quantità di moto e di energia per il sistema in esame nei vari domini del volume del reattore e contiene le equazioni costitutive per quanto concerne le proprietà chimico-fisiche dei sistemi reagenti e le espressioni delle cinetiche di reazione così come rilevate dalla letteratura o derivate/sviluppate da esperienze di laboratorio. La risoluzione del sistema di equazioni del modello sarà effettuata mediante il pacchetto software COMSOL Multiphysics. L'attività di modellazione sarà condotta in parallelo alla sperimentazione e consentirà di descrivere i risultati ottenuti con le prove sperimentali e dirazionalizzare queste ultime. Essa, infatti, potrà fornire indicazioni su quali siano le condizioni operative più utili da esplorare consentendo di eliminare dal piano di prove quelle condotte in condizioni sperimentali meno rilevanti e, viceversa, i risultati sperimentali consentiranno di rifinire, modificare o validare le assunzioni alla base del modello. I risultati delle attività suddette, sono potenzialmente utili all'attività di modellazione di micro-dispositivi di generazione di potenza, nelle suepossibili varianti (ad effetto Seebeck, con micro-reformer e cella a combustibile) così come all'attività di modellazione di sistemi integrati di reazioni esotermiche ed endotermiche.Infine, considerando che un reattore reale del tipo suddetto presenta una forte inerzia all'accensione ed ai cambiamenti di regime, anche sulla base della percentuale di successo ottenuta dalla modellazione stazionaria sarà avviata la modellazione non stazionaria del sistema, che risulta importante per valutare i tempi di avviamento e i ritardi nei transitori.