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L’Idrogeno e le sue applicazioni in Umbria

In una azienda ternana, da un secolo si lavora all’implementazione di sistemi innovativi. Oggi, in collaborazione con l'Università, si è arrivati alla costruzione di un prototipo che sfrutta una rivoluzionaria tecnologia, unica in Europa


Con la ripresa del nuovo anno il Consorzio Ipass scarl partecipato dal CIRIAF- Università di Perugia, operante in Umbria ha messo in produzione, con la collaborazione di FN s.p.a. di Bosco Marengo (AL), un nuovo tipo di cella a combustibile ancor più ottimizzata rispetto ai modelli precedenti.
Proprio in questi giorni sono in corso le prove di collaudo e di funzionamento del prototipo da 1 KWp prima dell'istallazione presso il cliente.
Si tratta di una rivoluzionaria tecnologia unica in Europa, attualmente in funzione presso i laboratori di Terni all'interno della facoltà di Ingegneria, che permette elevati rendimenti di conversione energetica (otre il 50%) utilizzando Idrogeno, Biogas e bioetanolo.

Le Origini e le infrastrutture
Fin dagli anni ‘20 Luigi Casale (laureato in Chimica alla Regia Università di Torino, nel 1908) lavorò a Terni negli stabilimenti di Nera Montoro sulla produzione di Idrogeno e Azoto finalizzata alla sintesi industriale dell'ammoniaca. Nel 1921 mise a punto il processo e poté costituirsi la Casale Ammonia S. A. per lo sfruttamento del processo Casale in tutto il mondo. Dal 1922 l’azienda produce idrogeno con elettrolizzatori 6.0000.0000 Nm3/Anno con stoccaggio in gasometro. Dopo vari ammodernamenti, nel 1971 viene istallato l’impianto Rivoira per il recupero dell’Idrogeno e dell’Argon dalla sintesi dell’Ammoniaca.
Infine nel 2003 è stato istallato l’impianto Linde per la produzione dell’idrogeno mediante reforming da metano.
Nel 1969 la società TERNI costruisce tra Narni (stabilimento di Nera Montoro) e Terni (stabilimento di Papigno), un IDROGENODOTTO di diametro 6 pollici di lunghezza 27 km funzionate alla pressione di 24 Bar e capace di trasportare 3.000 Nm3/h; l’idrogenodotto è affiancato anche da un Argonodotto del diametro di 4 pollici.

L’Università di Perugia ed in particolare il CIRIAF (ww.ciriaf.it Centro interuniversitario di ricerca a cui afferiscono docenti di 12 atenei), con sede presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale è assegnatario di un progetto di ricerca FISR che riguarda lo studio, la progettazione e la realizzazione di sistemi innovativi per la produzione di idrogeno mediante Energie Rinnovabili con ridotto impatto ambientale.
Partner del progetto sono tra gli altri: Politecnico di Torino, EnviPark del Piemonte, FN s.p.a. di Bosco Marengo (AL).
Le attività del progetto prevedono l’impiego integrato di metodologie e processi appartenenti a differenti ambiti scientifici: fotosonolisi, fotoelettrolisi, elettrosonolisi, processi fotobiochimici, valorizzazione biomasse di scarto, etc.
Le linee di ricerca portate avanti all’interno del laboratorio CIRIAF di Terni riguardano:
Ottenimento di idrogeno dalla radiazione solare mediante sonofotolisi
Le attività riguardano lo studio, la progettazione,la realizzazione e la sperimentazione di dispositivi sperimentali per la produzione di idrogeno dalla scissione della molecola dell’acqua per mezzo dell’effetto combinato della sonolisi e della fotolisi. La sonolisi è generata dall’azione delle onde meccaniche che inducono nell’acqua il fenomeno della cavitazione; il secondo processo, quello della fotolisi, è legato all’interazione tra la molecola dell’acqua e la radiazione solare.
I prototipi di laboratorio realizzati sono dotati di sistemi per il controllo temperatura e pressione, pressione ed illuminamento.
La produzione di idrogeno registrata nel corso della sperimentazione dei suddetti dispositivi è di circa 0,004 mol/h.

Ottenimento di idrogeno mediante fotoelettrolisi
Le attività riguardano lo studio, la progettazione,la realizzazione e la sperimentazione di dispositivi sperimentali per la produzione di idrogeno dalla scissione della molecola dell’acqua per mezzo dell’effetto combinato dell’elettrolisi e della fotolisi.
La sperimentazione condotta ha previsto delle prove preliminari finalizzate alla caratterizzazione della variazione della conducibilità termica di soluzioni elettrolitiche al variare della concentrazione dell’elettrolita e alla valutazione del comportamento degli elettrodi al variare delle condizioni di prova.
Le prove attualmente in corso riguardano l’individuazione di fotocatalizzatori in grado di coadiuvare l’elettrolisi in presenza di luce solare e la loro sperimentazione all’interno delle celle elettrolitiche.

Ottenimento di idrogeno mediante processi fotobiologici
Le attività riguardano lo studio dei processi di produzione di idrogeno da sistemi biologici, alghe e batteri, mediante l’impiego di luce solare e artificiale.
In particolare la sperimentazione riguarda particolari alghe verdi unicellulari (Chlamydomonas reinhardtii) che, in particolari condizioni sono in grado di produrre idrogeno invece che ossigeno, in presenza di luce.
Sono stati allestite diversi tipi di colture variando la tipologia di terreno e il tipo di illuminazione
Per colture di Chlamydomonas (30 x 106 cellule in 400 ml di terreno senza zolfo) sottoposte ad illuminazione artificiale con lampada solare è stata registrata una produzione massima di idrogeno di circa 286 mmol dopo 14 giorni

Ottenimento di idrogeno da reforming di idrocarburi leggeri e biocombustibili
Le attività riguardano lo studio, la progettazione,la realizzazione e la sperimentazione di sistemi per l’ottenimento di idrogeno tramite lo steam reforming del metano e bioetanolo.
Sono stati realizzati e sperimentati diversi tipi di reattori di reforming integrabili con celle a combustibile a carbonati fusi di piccola taglia di concezione innovativa. Risultati particolarmente interessanti sono stati ottenuti per il reformer del bioetanolo: Con un alimentazione di 0,1 l/h ed una temperatura del dispositivo di reformer di 650°C la concentrazione in volume dell’idrogeno presente nel gas riformato è di circa il 60%. Sono state effettuate anche prove di durata che hanno permesso di verificare la stabilità delle prestazioni del dispositivo stesso

Studio di sistemi di stoccaggio dell’idrogeno
Vengono condotte attività di ricerca su sistemi di stoccaggio dell’idrogeno. A tale scopo il laboratorio CIRIAF è dotato di un elettrolizzatore con cui viene prodotto l’idrogeno necessario per condurre la sperimentazione


(16-01-2008 15:49)



 
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