Produzione additiva di componenti ceramici mediante binder jetting di polvere di carburo di silicio seguita da infiltrazione e pirolisi di un precursore ceramico pirolisi di un precursore ceramico

Nessi, Paolo (2021) Produzione additiva di componenti ceramici mediante binder jetting di polvere di carburo di silicio seguita da infiltrazione e pirolisi di un precursore ceramico pirolisi di un precursore ceramico. Bachelor thesis, Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana.

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Abstract

Il progetto di tesi sviluppato consiste nell’ideazione di un lattice ceramico poroso, stampato tramite binder jetting, che possa rendere elettrificabile il processo di produzione di idrogeno tramite decomposizione catalitica di idrocarburi (steam reforming). Il lavoro è stato proposto da un gruppo di ricercatori del Politecnico di Milano ed ha il fine di aumentare la sostenibilità dello steam reforming: essi hanno pensato di generare il calore di processo necessario sfruttando l’effetto Joule ed utilizzando energia elettrica rinnovabile, poiché il processo tradizionale impiega la combustione di idrocarburi per apportare questo calore e raggiungere la temperatura di 800°C. Il gruppo di ricerca ha sottoposto la questione al responsabile del laboratorio di materiali ibridi della SUPSI, il Professor Alberto Ortona, che ha subito intuito la potenzialità di tale ricerca e ne ha favorito lo sviluppo attraverso il seguente lavoro di tesi. La richiesta è quella di progettare delle strutture che possano essere riscaldate grazie allo scorrimento di corrente al loro interno, con un’ampia area superficiale e che consentano il passaggio dei fluidi attraverso loro stesse; si è pensato subito a delle strutture periodiche porose in quanto rispettano tutti i suddetti requisiti. Queste strutture sono stampate tridimensionalmente in carburo di silicio (SiC) tramite la sofisticata tecnica di binder jetting e infiltrate con due differenti materiali (Si e SiC); esse vengono poi sia simulate con appositi software che testate sperimentalmente costruendo un opportuno set-up. Così facendo si ottengono delle ottime distribuzioni di temperatura al loro interno e si valida quindi la possibilità di applicarle al processo. Il provino finale ottenuto consiste in un lattice ceramico di diametro 35 mm e lunghezza 80 mm con due collegamenti alle estremità ai quali applicare la corrente, per una lunghezza totale di 116 mm. Il provino raggiunge la temperatura di 79,5 °C applicando una corrente di 5 A ai suoi estremi. Il campo dello steam reforming è solo uno delle innumerevoli applicazioni in cui queste strutture si potrebbero impiegare, rendendole interessanti dal punto di vista della ricerca energetica e non.

Item Type: Thesis (Bachelor)
Corso: UNSPECIFIED
Supervisors: Ortona, Alberto and Pelanconi, Marco
Subjects: Meccanica
Divisions: Dipartimento tecnologie innovative > Bachelor in Ingegneria meccanica
URI: http://tesi.supsi.ch/id/eprint/4122

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