In questo rapporto sono presentati e discussi i risultati di studi modellistici, analisi di costo e attività sperimentali relativi all’impiego del reattore catalitico a membrana (CMR): • nel processo di steam reforming del gas naturale (e di altre miscele di idrocarburi); • come reattore WGS (Water Gas Shift) per la separazione della CO 2 dall’H 2 da gas di sintesi in cicli combinati (IGCC) L’attenzione è stata particolarmente focalizzata sul processo di reforming con gas naturale, dove l’impiego del CMR può portare ad una notevole semplificazione impiantistica in quanto, nel CMR, gli stadi di reforming e WGS sono combinati in un’unica unità in cui avviene anche la separazione dell’H 2 dalla CO 2 . Rispetto al un reformer convenzionale il CMR consente di operare a temperature più basse (500-550°C rispetto a 800- 900 °C); in questo modo, sfruttando le più favorevoli condizioni di equilibrio, si può pensare di ottenere la medesima resa (circa 80-90%), con i conseguenti vantaggi economici (materiali meno costosi, reformers più compatti, minor consumo di combustibile, miglior bilancio termico). L’idrogeno prodotto, a seconda del grado di purezza, può essere utilizzato per alimentare celle a combustibile (PEM) o come combustibile per motori a combustione interna o turbine a gas e il calore recuperato per la generazione di potenza con turbina a vapore. La CO 2 separata è invece disponibile per essere confinata o riutilizzata. Si è inoltre evidenziato che uno degli aspetti maggiormente critici per lo sviluppo del CMR è l’ottenimento di un modulo di membrana che abbia adeguate caratteristiche di permeazione e selettività, stabilità dimensionale ad elevate temperature e pressioni, resistenza chimica nell’ambiente di reazione, nonché competitivo a livello di costo. In questa ottica si è svolta una panoramica delle membrane potenzialmente utilizzabili per il CMR e l’attenzione si è focalizzata sulle membrane composite palladio-argento (strato di Pd-Ag di spessore variabile tra 5 e 20 µm depositato su un substrato asimmetrico di α-allumina ). Si è inoltre evidenziato che la tecnica più promettente per la preparazione delle suddette membrane è la deposizione elettrochimica da soluzione (electroless plating). Questa tecnica, basata su una reazione di riduzione del sale metallico attraverso un forte riducente, in soluzione acquosa, risulta abbastanza semplice da un punto di vista sperimentale e consente di ottenere strati omogenei, continui e senza difetti. In accordo al programma di lavoro sono state eseguite le prime prove di laboratorio per la messa a punto della tecnica di deposizione elettrochimica. Le deposizioni sono state eseguite su supporti ceramici cilindrici di α-allumina della porosità di 5 µm. In particolare dapprima si è deposto sulla superficie esterna del campione uno strato di Pd e successivamente di Ag. La procedura di deposizione del palladio è stata messa a punto con successo, ottenendo strati dello spessore di circa 5-10 µm. La reazione di deposizione dell’Ag si è invece rivelata più critica e richiede ulteriori

prove per la sua messa a punto. Si ritiene comunque raggiunto l’obiettivo di milestone e si può procedere alla realizzazione di campioni di membrana da caratterizzare sia da un punto di vista morfologico che di prestazioni.