Il controllo della portata nella ricerca sui catalizzatori, un alleato prezioso per la transizione energetica.
L’uso dei catalizzatori ha già portato a plastiche biodegradabili di migliore qualità, a nuovi prodotti farmaceutici, a prestazioni superiori delle celle a combustibile… e altro ancora. Speriamo che risolvano anche parte delle nostre esigenze di transizione energetica, con un piccolo aiuto da parte di Bronkhorst…
Perché i catalizzatori possono aiutarci nella transizione verso l'energia pulita
I vettori di idrogeno mostrano un grande potenziale per il trasporto sicuro ed efficiente di energia su lunghe distanze. Tuttavia, il processo di preparazione e utilizzo dei vettori di idrogeno deve essere migliorato e la ricerca sui catalizzatori può svolgere un ruolo cruciale in questa ottimizzazione. Un fattore importante per sostenere una ricerca di successo è l’uso del controllo adattativo dell’alimentazione fluidica e delle misurazioni accurate offerte dai dispositivi per la portata di Bronkhorst. Essi aiutano a regolare la portata dei fluidi, delle composizioni e dei parametri di processo necessari.
In questo post spiegheremo le ragioni di tale impegno e il nostro contributo a questa importante ricerca.
Il crescente bisogno di idrogeno
L’idrogeno è un vettore energetico molto promettente e potenzialmente sostenibile, soprattutto per lo stoccaggio e il trasporto di energia a lungo termine. La domanda di idrogeno è in aumento, poiché le industrie, compreso il settore chimico, stanno iniziando a utilizzarlo come materia prima. Inoltre, l’idrogeno è essenziale per le applicazioni che richiedono calore e potenza estremi, non raggiungibili con la sola elettrificazione.
Per le distanze medio-brevi, l’opzione più adatta è il trasporto via terra attraverso tubazioni o camion che portano idrogeno pressurizzato. Tuttavia, l’attuale infrastruttura di idrogenodotti è ancora in fase preliminare di sviluppo, limitata in termini di capacità e portata e principalmente confinata in aree regionali.
Il trasporto criogenico è più adatto per le distanze più lunghe, ma presenta delle sfide. Il processo di preparazione per convertire l’idrogeno allo stato criogenico richiede una quantità significativa di energia e, con l’aumentare della distanza, il trasporto criogenico comporta notevoli perdite per boil-off.
La promessa dei vettori di idrogeno
I vettori di idrogeno (liquido) offrono una soluzione promettente per semplificare la gestione e le sfide di sicurezza associate all’idrogeno gassoso. Essi consentono un trasporto virtualmente privo di perdite a condizioni di pressione e temperatura atmosferiche o quasi-atmosferiche.
Alcuni esempi promettenti di vettori di idrogeno liquido sono l’ammoniaca (NH3), il metanolo, l’acido formico, gli idruri organici e i vettori di idrogeno organico liquido (LOHC). L’ottimizzazione è necessaria per rendere il processo di conversione più sostenibile e più facile da gestire.
Tuttavia, l’attuale processo di conversione dell’idrogeno in un vettore di idrogeno, e viceversa, deve affrontare alcune difficoltà. Questi processi hanno spesso un’ampia impronta carbonica, che li rende ad alta intensità energetica e inefficienti. Inoltre, i diversi tipi di vettore di idrogeno richiedono misure sanitarie e di sicurezza di vario livello.
L’obiettivo mondiale è quello di trovare vettori di idrogeno che non presentino le attuali problematiche.
Controllo della portata nella ricerca sui catalizzatori per i vettori di idrogeno
I catalizzatori svolgono un ruolo cruciale nell’accelerare le reazioni chimiche e nel ridurre la temperatura e la pressione necessarie, abbassando l’energia di attivazione. Possono avere un impatto significativo sull’ottimizzazione dei vettori di idrogeno.
Sono necessari catalizzatori diversi per le reazioni di avanzamento e di inversione. Per determinare l’efficacia dei nuovi catalizzatori sono necessari un condizionamento e una sperimentazione efficaci, che tengano conto delle condizioni reali come pressione, temperatura, quantità di gas e miscele di liquidi o vapori.
Ciò evidenzia l’importanza di un controllo e di una misurazione accurati dell’alimentazione fluidica che consentano di ottenere i parametri richiesti per composizioni singole o multiple. La ripetibilità è fondamentale per confrontare i risultati e le configurazioni dei test. Fattori come le variazioni di pressione e temperatura, nonché la progettazione e l’installazione del processo, del reattore, dei tubi e delle tubazioni, possono generare distorsioni.
Il contributo della regolazione della portata massica
I nostri strumenti di misurazione della portata massica di gas e liquidi, altamente accurati e ripetibili, sono adatti anche alle condizioni di portata più basse. Gli strumenti EL-FLOW e mini CORI-FLOW, se utilizzati come regolatori di portata, possono compensare le variazioni delle condizioni a monte e a valle grazie al feedback integrato ad anello chiuso. Le valvole e le pompe tradizionali possono subire distorsioni senza preavviso, mentre i nostri strumenti di misurazione della portata garantiscono stabilità anche in condizioni di alimentazione variabili.
I più recenti dispositivi multiparametro FLEXI-FLOW offrono una misurazione e una regolazione estremamente rapida della portata massica e della pressione in ingresso e in uscita. La lettura aggiuntiva della temperatura consente una regolazione completa del processo. La moderna diagnostica è in grado di rilevare i guasti del sistema, come intasamenti, perdite di carico o riflussi.
