Membrane dense per la separazione efficiente di gas
Le membrane per la separazione di idrogeno e ossigeno stanno per giocare un ruolo importante nel realizzare la produzione di energia da carbone o gas naturale con zero emissioni di anidride carbonica (CO2). Inoltre queste membrane potrebbero essere utilizzate nelle centrali di coproduzione elettriche e di idrogeno. La tecnologia attuale è limitata da efficienza nella separazione, stabilità nel tempo e costi. Lo sfruttamento di una nuova tecnica di deposizione all’interno del contesto del progetto finanziato dall’UE DEMOYS(si apre in una nuova finestra) (Dense membranes for efficient oxygen and hydrogen separation) ha permesso agli scienziati di superare queste barriere. Il deposito di un film sottile mediante plasma spray a bassa pressione, tecnologia brevettata da un partner del progetto, mette assieme la tradizionale tecnologia a spruzzo termico e quelle a film sottile. Il funzionamento a bassa pressione facilita la fabbricazione efficace dal punto di vista dei costi di rivestimenti densi a film sottile su substrati di grandi dimensioni a basse temperature. Gli scienziati hanno usato questa tecnologia per applicare rivestimenti densi e stabili che portano a membrane con uno spessore inferiore a 50 micrometri. La funzionalizzazione catalitica ha migliorato le reazioni superficiali, il fattore limitante per le membrane sottili. Gli scienziati hanno usato lantanio stronzio cobalto ferrite (LSCF) e ossido di lantanio volframio (LWO) come materiali di riferimento per le membrane di separazione di ossigeno e idrogeno. Diversi lotti di polveri sono stati realizzati e depositati su supporti porosi metallici, tra cui la lega MCrAlY ha dimostrato di essere la più adatta per il processo di deposizione particolare. Il team ha anche prodotto uno strato nanoporoso tra il supporto e la membrana densa che ha aumentato i flussi di permeazione e stabilità. Uno studio di modellazione riguardante l’integrazione delle membrane sviluppate in impianti di alimentazione e idrogeno supportato il lavoro sperimentale. Lo studio ha fornito input per intensificare il processo di deposizione e valutare i costi in configurazioni di impianto selezionati per raggiungere zero emissioni di CO2 e ridurre al minimo i costi della cattura di CO2. La stima dei costi della cattura di CO2 ed elettrici focalizzata sulle membrane di trasporto di ossigeno nelle centrali a carbone. Gli scienziati hanno concluso che la loro integrazione in impianti con basse emissioni di carbonio può rivelarsi più conveniente rispetto agli impianti di riferimento mediante le tecnologie di cattura di CO2 leader. Inoltre, l’uso di membrane di trasporto dell’ossigeno in impianti di co-produzione di energia elettrica e a ossigeno, può essere più conveniente rispetto a impianti a pressione o ad assorbimento dell’oscillazione a vuoto di riferimento. Le membrane DEMOYS sono molto promettenti e possono portare a importanti benefici ambientali ed economici. La maggiore efficienza a un costo inferiore dovrebbe fornire all’UE un vantaggio competitivo.
