LA1.1.19 – Sviluppo di un processodi Steam Reforming elettrico

Attività

Tale attività prende spunto dall’esperienza e competenza ENEA maturate nello sviluppo di reformer di nuova generazione, alimentabili con fonti rinnovabili. Si tratta di una nuova frontiera dell’ingegneria per la decarbonizzazione mediante elettrificazione diretta dei processi industriali particolarmente energivori. Tale soluzione consentirebbe, infatti, di sostituire le comuni fornaci a gas combustibile con riscaldatori elettrici a loro volta alimentati da un mix di sorgenti nel quale prevarrà la componente rinnovabile. Ne risulta un sistema privo di emissioni di fumi nell’ambiente circostante.

L’attività R&D ha come obbiettivo l’intensificazione di processo e l’integrazione con sistemi (TES = Thermal Energy Storage) per l’accumulo del calore, che consentano di sfruttare al meglio l’energia elettrica rinnovabile quando disponibile a costi più bassi (ad es. in periodi off-peak o di curtailment).

È previsto lo sviluppo e validazione sperimentale di diversi tipi di reattori di steam reforming elettrificato del metano (eSMR) su scala prototipale (circa 200 Nl/h d’idrogeno prodotto) presso i laboratori di ENEA-Casaccia. Verrà utilizzato un feedstock con caratteristiche tipiche del biometano.

Risultati

• Definiti alcuni layout per il design di un reattore mono-tubolare di eSMR operanti ad elevata temperatura (eSMR-HT, >750°C) e a bassa temperatura (eSMR -LT, < 600°C)
• Studiati processi di elettrificazione diretta di catalizzatori con due approcci differenti: (i) passaggio diretto di corrente attraverso le strutture monolitiche di supporto; (ii) elettrodeposizione di rame su supporti monolitici di allumina e grafite, con l’obiettivo di migliorare le proprietà elettriche della struttura catalitica
• Selezionati materiali di accumulo termico (Thermal Energy Storage, TES) più idonei per reattori eSMR-HT, con un’analisi delle loro proprietà termiche, stabilità e compatibilità con i materiali di costruzione del reattore: sono state identificate miscele di carbonati come materiali a cambiamento di fase (Phase Change Materials, PCM) idonee, con interessanti proprietà in termini di reperibilità, costi e stabilità alle alte temperature
• Per i reattori eSMR-LT sono state identificate e studiate nuove membrane permeabili all’idrogeno a base di palladio e niobio (PdAg23%/Nb/PdAg23%)
• Realizzato il primo prototipo di reattore eSMR-HT in grado di produrre fino a 1 Nm3/h di H2

In collaborazione con:

Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Salerno (prof. Vincenzo Palma)
Consorzio CALEF (https://consorziocalef.it)

Documenti