I cicli combinati a combustione esterna EFCC presentano rispetto ai cicli termici convenzionali una maggiore efficienza, richiedono minori costi di realizzazione ed offrono la possibilità di impiego di combustibili meno pregiati, anche di origine non fossile, limitandone comunque l’impatto ambientale. L’elemento chiave dei cicli EFCC è rappresentato dello scambiatore di calore; per le temperature d’esercizio previste e la presenza di agenti ossidanti e corrosivi, gli unici materiali con i quali poter realizzare questo componente sono i ceramici strutturali e probabilmente i compositi a matrice ceramica (CMC). Essi possono essere impiegati, parimenti ai ceramici monolitici, a temperature superiori a quelle d’utilizzo tipico delle leghe metalliche ed esibiscono un comportamento a rottura più prossimo a quello duttile dei metalli che a quello fragile dei ceramici monolitici generalmente non impiegati a causa del rischio di rotture a catena di componenti. Nel presente rapporto sono riportati i risultati scaturiti da un’indagine finalizzata all’individuazione della reale disponibilità sul mercato di materiali compositi ceramici per impieghi ad alta (T :s;1 OOO°C) ed ultra alta temperatura (T~1400°C) con particolare riferimento al caso degli scambiatori di calore in cicli combinati a combustione esterna EFCC. Per giungere a ciò sono stati individuati i principali parametri d’esercizio di uno scambiatore di calore per cicli EFCC e su tale base, unitamente alle informazioni reperite in letteratura e a considerazioni di tipo economico, sono stati selezionati due possibili candidati. Essi sono risultati essere i compositi SiC/SiC e C/CSiC, quelli cioè con fibre di carburo di silicio in matrice di carburo di silicio e quelli con fibre di carbonio in matrice mista carbonio e carburo di silicio. Mentre per quanto riguarda il primo materiale sono note applicazioni ad alta temperatura in presenza di agenti ossidanti elo corrosivi (quali le camere di combustione di turbine a gas terrestri di piccola taglia con temperature dell’ordine dei 1000-1100°C) previa protezione con rivestimenti a base di mullite, per il secondo materiale sono attualmente in fase di messa a punto sistemi efficaci in grado di garantire un’adeguata protezione alle fibre (e/o alla matrice) di carbonio. Infatti in ambito aerospaziale o in applicazioni a temperature inferiori ai 400-500°C si annoverano molteplici applicazioni dei composti C/C, al contrario a temperature superiori i compositi CMC a base C/C sono soggetti all’attacco distruttivo dell’ossigeno; nel caso aerospaziale sono stati messi a punti e lo sono tuttora, sistemi in grado di proteggere questo CMC dall’ossidazione ma essi garantiscono la propria funzionalità tipicamente per tempi molto limitati e quindi non risultano validi anche per il caso di applicazioni terrestri di lunga durata. Ciò nonostante, poi che il costo delle fibre di C risulta notevolmente inferiore (da uno a due ordini di grandezza) a quello delle fibre in SiC e le loro proprietà meccaniche a temperature alte ed ultra alte sono le migliori in assoluto, le principali industrie del settore stanno affrontando investimenti ragguardevoli per giungere ad una soluzione soddisfacente che amplierebbe in modo significativo il già vasto campo d’applicazioni dei CMC C/C e C/CSiC. Allo stato attuale comunque non sono note applicazioni in campo energetico di materiali compositi a matrice ceramica per impieghi di lunga durata e a temperature ultra alte (>1400°C) in presenza di agenti ossidanti e/o corrosivi. . Si ritiene che l’impiego massiccio di questa tipologia di compositi in campo energetico possa avvenire nel medio lungo periodo (5-10 anni). In questo contesto, il CESI partecipa al progetto Brite EFCC/UHTHE/B4 (finalizzato alla verifica di fattibilità e alla realizzazione di componenti ceramici compositi per scambiatori di calore per temperature ultra alte) che vede la partecipazione di produttori di materiali e di costruttori e valuterà con attenzione l’interesse a prendere parte a nuovi progetti di ricerca in ambito europeo volti a sperimentare soluzioni innovative. Inoltre CESI sorveglia le attività del settore partecipando a congressi sull’argomento e mantenendo aggiornati i contatti con i principali operatori.