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Nuovi sensori a ossido semiconduttore su supporti nanostrutturati per il monitoraggio in linea dei fumi di combustione nei generatori di vapore alimentati a combustibile fossile

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Nuovi sensori a ossido semiconduttore su supporti nanostrutturati per il monitoraggio in linea dei fumi di combustione nei generatori di vapore alimentati a combustibile fossile

Milano, 13-15 ottobre 2005 Titolo: Nuovi sensori a ossido semiconduttore su supporti nanostrutturati per il monitoraggio in linea dei fumi di combustione nei generatori di vapore alimentati a combustibile fossile Autore: Massimo Gori*, Giorgio Sberveglieri**, Camilla Baratto** * CESI – Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano “Giacinto Motta” S.p.A. – Via Rubattino 54, 20134 Milano ** Dipartimento di Chimica e Fisica per l’Ingegneria e per i Materiali – Laboratorio Sensori – Università di Brescia – Via Valotti 9, 25133 Brescia Riassunto:

La misura della concentrazione di alcuni gas (CO, O2, NOx) nei fumi di combustione, alle uscite dell’economizzatore (ECO) e del denitrificatore (DeNOx), è utile per ottimizzare l’assetto di combustione dei gruppi termoelettrici e per verificare l’efficacia dei processi volti a ridurre le emissioni di inquinanti. Gli strumenti oggi disponibili per tali misure sono poco adatti per l’utilizzo in linea, da cui l’interesse per soluzioni che consentano in prospettiva un monitoraggio delle concentrazioni dei gas nei fumi continuo, affidabile, semplice da gestire e a costi compatibili. L’articolo presenta i risultati preliminari di una ricerca orientata ad investigare la fattibilità dell’impiego a tal fine di nuovi sensori realizzati mediante nanotecnologie. Vengono innanzitutto definiti i requisiti funzionali (sensibilità, selettività, accuratezza, suscettibilità all’avvelenamento, ecc.) e operativi (temperature di lavoro, durata, ecc.) dei sensori da utilizzare per l’applicazione. Sono successivamente riportati i risultati di una sperimentazione finalizzata a rilevare la presenza e la concentrazione delle miscele di gas negli intervalli di interesse di cui al punto precedente. I sensori sono costituiti da un film sottile di ossido semiconduttore (SnO2, WO3, ecc.), depositato su allumina o silicio; la misura è data dalla variazione di resistività elettrica in presenza di gas (sensore conduttimetrico). Per un confronto è stato utilizzato nelle prove anche un sensore acquisito presso un laboratorio estero che sviluppa sensori di gas nanostrutturati. La sperimentazione è stata effettuata utilizzando sensori chimici a stato solido, già sviluppati dal Laboratorio, per la rivelazione di CO, O2, NO2 e NO (ciascun sensore rileva di norma una gamma di gas simili). Sulla base dei risultati incoraggianti delle prove di cui al punto precedente, sono state effettuate prove anche con miscele binarie di gas (ad es. CO e NO2), verificando la possibilità di determinare simultaneamente la concentrazione dei singoli gas presenti nella miscela attraverso l’elaborazione correlata dei dati forniti da più sensori con metodi avanzati di “pattern recognition”. Un possibile sbocco della ricerca è rappresentato dalla messa a punto di un prototipo di “naso elettronico” che consenta d’impiegare in modo efficace l’insieme di sensori disponibili in prove dimostrative di monitoraggio dei gas nelle condizioni tipiche dell’impianto. La ricerca è stata svolta nell’ambito dei programmi di Ricerca per il Sistema Elettrico (Decreto del Ministero dell’Industria del 26 Gennaio 2000). PUBBLICATO A5007403 (PAD – 624229)

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