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Laboratorio Membrane

Sviluppo, produzione e caratterizzazione di membrane e di reattori a membrana

Dettaglio di reattore a membranaDettaglio di reattore a membranaIl laboratorio sviluppa e produce membrane metalliche (in lega di palladio) per la separazione in fase gassosa di idrogeno ed isotopi. In particolare, è stata sviluppata e brevettata una tecnologia per la produzione di tubi a parete sottile (50µ) in Pd-Ag mediante laminazione e saldatura per diffusione. Questi permeatori sono completamente selettivi e permettono quindi di ottenere idrogeno ultrapuro; inoltre, il ridotto spessore dei tubi contiene i costi ed incrementa le prestazioni in termini di elevati flussi di permeazione.

Per quanto riguarda le applicazioni nel campo del ciclo del combustibile dei reattori a fusione, è stata messa a punto una tecnologia per la separazione di trizio da acqua triziata che utilizza un reattore a membrana costituito da un tubo permeatore in lega di palladio nel quale è alloggiato il catalizzatore per la reazione di water gas shift. Questa tecnologia è attualmente studiata anche per produrre idrogeno ultrapuro da idrocarburi in reazioni di deidrogenazione (i.e. reforming e/o ossidazione parziale).

Infine, nel laboratorio è presente un impianto pilota per eseguire prove di caratterizzazione sia delle membrane utilizzate nei processi di separazione in fase gassosa e sia dei reattori a membrana per processi di idrogenazione/deidrogenazione. Le membrane vengono caratterizzate eseguendo la misura dei flussi di permeazione in condizioni controllate di pressione e temperatura. Nelle prove sui reattori a membrana viene inoltre eseguita una analisi gas cromatografica delle correnti gassose in ingresso ed in uscita dai moduli a membrana.

Impianto caratterizzazione membraneImpianto caratterizzazione membrane GascromatografoGascromatografo

Applicazioni

Il laboratorio membrane è in grado di svolgere misure di permeabilità di gas (aria, azoto, elio, argon, idrogeno, ecc.) attraverso membrane sia organiche che inorganiche, dense o porose in diversa configurazione (tubi, dischi, ecc.). Queste prove di caratterizzazione vengono condotte sia su membrane utilizzate in processi industriali per la separazione di gas da miscele, sia su dispositivi dei quali si vuole verificare la tenuta (i.e. misura di bassissimi valori di permeabilità).
Recentemente è stata sviluppata una tecnica per la misura del volume interno di recipienti a tenuta (quali ad esempio serbatoi, tubazioni, valvole, cavità, impianti, camere sperimentali, ecc.); tale tecnica è basata sulla esecuzione di misure di permeazione in fase gassosa e prevede l'impiego di un sistema di misura che comprende una membrana calibrata di permeanza nota.

 

Riferimenti e Pubblicazioni