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Combustione catalitica su sistemi perovskitici strutturati

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Catalizzatori di Combustione
Le prime osservazioni su fenomeni di combustione catalitica risalgono a più di 150 anni fa e
sono dovute al lavoro di Sir Humphrey Davy, il quale, nelle sue ricerche su fiamme e lampade
di sicurezza, notò che ossigeno e gas di carbone, in presenza di una rete calda (di platino), si
combinavano “senza fiamma”, ciononostante producendo abbastanza calore per mantenere la
rete incandescente e sostenere la loro combustione. La rete di platino esibiva l’attività
catalitica che è ben riconosciuta oggigiorno [Kolaczkowski 1995]. Dallo studio della
vastissima letteratura in materia appare evidente che, a fronte del gran numero di materiali e
formulazioni chimiche proposti e provati come catalizzatori di ossidazione totale, non è stato
trovato il sistema catalitico adatto a tutte le esigenze, che sappia coniugare alta attività con
stabilità termica e durabilità a costi possibilmente contenuti. Difatti, allo stato delle
conoscenze non è proponibile pensare ad un singolo catalizzatore da utilizzare in un
combustore di turbina a gas, ma sono necessarie particolari configurazioni reattoristiche
accoppiate all’impiego di diversi sistemi catalitici complessi. Di seguito vengono esaminate le
principali classi di composti che sono state studiate come catalizzatori di ossidazione totale,
con lo scopo di fornire una rapida panoramica sulle principali caratteristiche ed in particolare
su pro e contro di ciascuna.
Metalli Nobili
Molti degli elementi dei metalli del gruppo del platino mostrano ottima attività per
l’ossidazione di idrocarburi, idrogeno e monossido di carbonio. Questi metalli hanno trovato
largo impiego come fase attiva in catalizzatori di bassa e media temperatura per
l’abbattimento dei VOC e nelle marmitte catalitiche a tre vie, e sono i migliori candidati per
gli stadi iniziali dei combustori di turbine a gas. A causa della loro rarità e forte volatilità ad
alta temperatura, nella pratica l’uso è limitato al platino, palladio e rodio. La scala di attività
nelle reazioni di ossidazione è solitamente Ru<Rh<Pd<Os<Ir<Pt [Parsad et al. 1984], ma la
scelta risulta comunque legata al tipo di combustibile da bruciare.  Il platino mostra elevata
attività per l’ossidazione di CO e idrocarburi saturi ad eccezione del metano, che è ossidato
più velocemente su palladio come pure accade per le olefine. Spesso una combinazione di più
metalli nobili mostra attività superiore dei singoli elementi, specie quando ci sia da bruciare
una miscela di idrocarburi diversi (diesel o combustibile per aerei). Il palladio è il
catalizzatore più usato nelle applicazioni con gas naturale. A bassa temperatura si trova nella
forma PdOx, almeno nella parte superficiale delle particelle. Al crescere della temperatura,

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Combustione catalitica su sistemi perovskitici strutturati

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Informazioni tesi

  Autore: Stefano Cimino
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Ingegneria Chimica
Anno: 2001
Docente/Relatore: Gennaro Russo
Correlatore: PaoloCiambelliPieroSalatino
Istituito da: Università degli Studi di Napoli
Dipartimento: Ingegneria Chimica
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 182

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Parole chiave

bruciatori radianti
catalisi
combustione
inquinamento atmosferico
metano
monoliti
perovskiti
reattori strutturati
turbine a gas
chimica industriale

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