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Al giorno d’oggi, più del 90% della produzione di idrogeno deriva da fonti fossili, secondo quanto stimato dal Dipar­timento dell’Energia degli USA (DOE). Di conseguenza, i sistemi di purifica­zione dell'idro­geno da sottoprodotti quali CH4, H2O, CO e CO2 costituiscono un passaggio cruciale dell’intero pro­cesso produttivo.

Uno dei sistemi di separazione più efficiente ed economicamente più vantaggioso è basato sulle membrane, che permettono di separare l’idro­geno con un grado di purezza molto elevato. Attualmente, le membrane più efficienti in termini di purezza e selettività sono quelle basate su metalli preziosi e leghe (special­mente leghe a base di Pd). Tuttavia il loro costo risulta elevato ed è stato stimato che, per soddisfare tar­get di costo quali quello del DOE (1000$ per m2), elementi come il Pd devono essere eli­minati o ridotti a spes­sori inferiori a 5 mm. La loro applicabilità viene inoltre limitata da criticità quali l’infragili­mento da H2 e l’avvelena­mento da zolfo. Per superare tali problemi, la ricerca più recente è focalizzata sia sullo sviluppo di nuovi materiali (mem­brane ceramiche porose o dense) sia sulla riduzione del contenuto di platinoidi in quelli già noti.

A questo scopo, mettendo a frutto le competenze sviluppate negli anni sui ceramici a conduzione protonica [1,2,3] e sui rivestimenti mediante magnetron sputtering, nello IENI si stanno studiando membrane ceramiche dense (cer-cer, costituite da due fasi ceramiche, una a conduzione protonica e una a conduzione elettronica) e membrane bilayer metallo-substrato ceramico poroso per la separazione selettiva di H2 da miscele complesse. A tal fine, viste le particolari esigenze richieste per la preparazione e la caratterizzazione di questi sistemi, è stato allestito un laboratorio ad hoc per lavorare in sicurezza alle alte temperature in atmosfere controllate, ad esempio Ar/H2 e syn-gas (vedi foto sotto riportata).

Ieni 07

[1] S. Barison, M. Battagliarin, T. Cavallin, L. Doubova, M. Fabrizio, C. Mortalò, S. Boldrini, L. Malavasi, R. Gerbasi: High conductivity and chemical stability of BaCe1-x-yZrxYyO3- proton conductors prepared by a sol–gel method, J. Mater. Chem., 2008, 18, 5120

[2] G. Chiodelli, L. Malavasi, C. Tealdi, S. Barison, M. Battagliarin, L. Doubova, M. Fabrizio, C. Mortalò, R. Gerbasi:Role of Synthetic Route on the Transport Properties of BaCe1-xYxO3 Proton Conductor, J. All. Compd., 2009, 470, 477–485.

[3] S. Barison, M. Fabrizio, S. Fasolin, F. Montagner, C. Mortalò,A microwave-assisted sol–gel Pechini method for the synthesis of BaCe0.65Zr0.20Y0.15O3- powders, Mater. Res. Bull., 2010, 45(9), 1171-1176.

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