Combustione catalitica del metano: analisi del trasporto di massa e calore in schiume ceramiche a celle aperte = Catalytic methane combustion: analysis of heat and mass transfer on ceramic open cell foams

La combustione catalitica del metano (CCM) è oggetto di diverse ricerche già da molti anni. Alla base di questi studi vi è l’analisi dei materiali capaci di sostenere la CCM a temperature più basse rispetto ai materiali esistenti. A questo proposito sono stati testati presso i laboratori del Politecnico di Torino alcuni catalizzatori a base di Pd/CO3O4 depositato su differenti supporti del tipo schiume ceramiche a celle aperte (ceramic open cell foams - OCFs). Queste ultime mostrano prestazioni catalitiche migliori rispetto ai classici catalizzatori in polvere o pellet utilizzati nei letti fissi. Elevata porosità, elevata area superficiale, basse perdite di carico, elevati coefficienti di scambio termico e di materia sono infatti le caratteristiche principali che devono possedere i catalizzatori usati durante la CCM affinché si raggiungano alti livelli di conversione. Tutti i catalizzatori sono stati caratterizzati dal punto di vista chimico tramite spettroscopia Raman e la loro morfologia è stata analizzata con le tecniche di microscopia elettronica a scansione con sorgente ad emissione di campo (FESEM) e microscopia elettronica a trasmissione a scansione (STEM). I test catalitici sono stati condotti in condizioni di “lean burn”, con rapporto molare O2/CH4 pari a 8 e con concentrazione di metano pari a 1%vol. Per ogni catalizzatore sono state effettuate le prove con WHSV uguale a 30,60,90 l/gcat/h al fine di analizzare l’effetto della velocità spaziale e del tempo di residenza del flusso di gas da inviare al reattore sulla conversione del metano. Le analisi di laboratorio sono servite a stabilire quale tra i catalizzatori mostra attività catalitica migliore. Sul miglior catalizzatore sono state effettuate le analisi dei regimi di trasporto di massa e di calore.