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Ingegnerizzazione di uno nuovo ciclo di scissione termochimica dell'acqua

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10 Tra i numerosi cicli termochimici multi-steps proposti quello denominato zolfo-iodio (ciclo S-I dalle iniziali dei due elementi chimici) è stato largamente studiato. Sviluppato originariamente dalla General Atomics (GA) agli inizi degli anni ’80 è anche conosciuto come ciclo GA. Dopo una interruzione nelle attività di ricerca e sviluppo, la GA ha recentemente iniziato una serie di studi per migliorare il ciclo .Esso è basato sulla decomposizione termica dell’acido solforico (H2SO4) per dare ossigeno ed anidride solforosa, e dell’acido iodidrico (HI), per dare idrogeno ed iodio. La prima avviene intorno agli 800-850°C mentre quella dell’acido iodidrico avviene a temperature inferiori (550°C). L’anidride solforosa e lo iodio sono poi ricombinati nella reazione di Bunsen per rigenerare gli acidi di partenza. La reazione di Bunsen è una reazione spontanea ed esotermica che avviene già a temperatura ambiente. Per aumentare la velocità di reazione questa è però condotta a temperature comprese tra 80 e 120°C. Al fine di separare gli acidi si ricorre all’uso di un eccesso, rispetto alle quantità necessarie stechiometricamente, di iodio e di acqua. In tal modo l’acido iodidrico e lo iodio segregano formando una fase più densa, detta soluzione iodidrica, che contiene anche parte dell’acqua con un rapporto stechiometrico HI:H2O:I2 pari a 1:5:4. L’acido solforico stratifica sulla soluzione iodidrica sciolto in acqua con un rapporto stechiometrico compreso tra 1:4 e 1:6. Le due fasi possono essere separate per decantazione e processate per produrre idrogeno ed ossigeno. Il principale svantaggio del ciclo è legato proprio al metodo di separazione degli acidi. Infatti per poter ottenere gli acidi liberi occorre far evaporare l’acqua e lo iodio in eccesso e questo processo assorbe una gran quantità di calore. Particolarmente energivora risulta la purificazione dell’ HI dalla fase iodidrica. La distillazione frazionata e successivamente quella estrattiva sono state proposte per la separazione dell’HI. Successivamente Roth introdusse la distillazione reattiva mentre più recentemente è stata proposta l’elettrodialisi che pare particolarmente interessante nel ridurre il costo energetico della purificazione della fase iodidrica rendendo il ciclo energeticamente e tecnologicamente vantaggioso. Sempre al fine di diminuire il costo energetico della reazione sono stati sviluppati dei metodi che prevedono l’uso di metalli di transizione come agenti di riciclo. Sato propose un ciclo termochimico che utilizzava il nichel metallico. Per reazione con gli acidi si formavano il solfato e lo ioduro di nichel che venivano separati per cristallizzazione frazionata. Sviluppando i lavori del gruppo giapponese, all’interno dei laboratori ENEA della Casaccia, è stato messo a punto un metodo che consente di trasformare la fase iodidrica in una soluzione acquosa di iodio e ioduro di nichel. In tal modo la distillazione della fase iodidrica è sostituita da una semplice evaporazione riducendo quindi i costi e i tempi della purificazione . Il ciclo, sviluppato
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Informazioni tesi

  Autore: Antonio Costantino
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria industriale
  Relatore: Mauro Pasquali
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 237

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Parole chiave

ciclo s-i
idrogeno
motore stirling
reattore vhtr
solare a concentrazione
termolisi
waterspliting

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