Sono presentati e discussi i risultati delle attività sperimentali di modellazione relative alla caratterizzazione di membrane per separazione di ossigeno, potenzialmente utilizzabili, in sostituzione dell’ASU criogenico, in diversi processi quali la gassificazione del carbone in un ciclo combinato, l’ossicombustione e il reforming del gas naturale. Le membrane sono ossidi misti (perovskiti), quali Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2 O3-δ BSCF), e La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF), in forma di dischi di diametro 14,7 mm e spessore 1 mm, forniti dal centro di ricerca di Julich in una collaborazione avviata nell’ambito del programma CCS di EERA.La caratterizzazione microstrutturale e termo fisica delle suddette membrane è stata condotta mediante microscopia elettronica a scansione, diffrazione dei raggi X e sincrotrone, dilatometria e calorimetria differenziale. Le misure fatte su una linea di luce di sincrotrone hanno confermato l’omogeneità di ciascuno dei due materiali e determinato che il LSCF ha struttura perovskitica romboedrica mentre il BSCF ha la struttura perovskitica cubica, nota per avere le migliori proprietà di permeazione dell’ossigeno. Le misure di dilatometria hanno permesso di evidenziare un andamento non lineare del coefficiente di dilatazione termico di ciascuno dei due materiali in funzione della temperatura. Il successivo studio di stabilità strutturale effettuato con trattamenti termici nell’intervallo di temperaturetra 750 e 820°C ha evidenziato la stabilità del composto LSCF e la tendenza del composto BSCF a decomporsi subendo una lenta trasformazione cubica-esagonale. E’ stata completata la progettazione, realizzazione e collaudo dell’impianto pilota di laboratorio per le prove di permeazione delle membrane. Sono state eseguite prove di permeazione nell’intervallo di temperatura 750 – 1010° C su una membrana BSCF, alimentando aria come gas di processo e elio come gas di sweep, a pressione atmosferica. I risultati ottenuti in termini di flusso di O2 permeato sono in linea con i dati riportati in letteratura e, in particolare, con i dati del centro di ricerca di Jülich. Si è inoltre rilevato che i valori di O2 permeato, per alte portate di sweep, sono leggermente inferiori a quelli attesi, probabilmente a causa di una fluidodinamica non ottimizzata all’interno della cella di permeazione. Per valutare l’influenza del regime di moto del gas di sweep sulla permeazione dell’ossigeno è stato condotto uno studio fluidodinamico, tramite il metodo degli elementi finiti, utilizzando il codice commerciale COMSOL Multiphysics®, facendo uso dei moduli specifici di CFD e di Reaction Engineering. In particolare è stato affrontato il problema dell’ottimizzazione della portata del gas di sweep e della distanza dell’ugello di adduzione del gas dalla membrana. In tutte le configurazioni modellate, si evidenzia la presenza di marcati effetti di bordo sulla concentrazione di ossigeno e, per elevate portate, si riscontra una lieve diminuzione della concentrazione soltanto nel centro della membrana, determinando una minor driving force rispetto a quanto atteso, in linea con i risultati sperimentali.