Applicazione dei PCM in un processo combinato di steam reforming e ossidazione parziale catalitica

L’aumento della richiesta energetica, dell’inquinamento ambientale e la diminuzione dei combustibili fossili hanno indotto lo sviluppo di nuove tecnologie per un utilizzo più funzionale dell’energia. L’immagazzinamento di energia termica (thermal energy storage – TES) in generale, e i materiali a cambiamento di fase (Phase Change Material - PCM) in particolare sono stati uno degli argomenti di maggiore interesse negli ultimi 20 anni. In questo studio, lo scopo del PCM sarà quello di limitare i picchi endotermici ed esotermici causati dalle due reazioni che provocano stress al catalizzatore e al reattore. In questa applicazione i PCM serviranno quindi da termo – regolatori, assorbendo o rilasciando calore, in modo da mantenere stabile la temperatura operativa di reazione favorendo il risparmio energetico. Essendo le temperature operative superiori ai 700 °C saranno utilizzati PCM inorganici, poiché in grado di lavorare in queste condizioni con contenuti entalpici elevati. Pur mostrando delle ottime qualità, i materiali inorganici sono, però, caratterizzati dall’alta corrosione e bassa conducibilità termica. Per superare tali ostacoli, in questo lavoro di tesi è stata prodotta la forma stabilizzata del PCM (in cui il materiale è contenuto all’interno di una struttura porosa) che ne permette l’applicazione sfruttandone al meglio le proprietà termiche. In questa forma, il pericolo di perdite del materiale sono limitate, le proprietà termiche migliorate ed il sistema può essere inserito nel reattore proponendo una nuova tecnologia di termo-regolazione che lavori a contatto diretto con i flussi di reazione. Al fine di voler utilizzare i PCMs come sistemi aventi il duplice compito di termoregolazione e catalisi di reazioni, è stata addizionata una fase attiva ai compositi in forma stabilizzata. Sono quindi state testate le capacità di termoregolazione e catalitiche dei sistemi prodotti all’interno dell’ambiente di reazione.