Sviluppo di modelli CFD e/o ANN per la modellazione di reattori a membrana per produzione di idrogeno COx-free da reforming di biogas e WGS

L'utilizzo della tecnologia dei reattori a membrana quale strumento atto a favorire l'intensificazione di processo, associato all'analisi teorica predittiva, costituisce un valido approccio per la progettazione razionale di materiali e di processi integrati per la produzione di H2 proveniente dallo steam reforming del biogas, consentendo la diminuzione dei test sperimentali utili alla progettazione di soluzioni prototipali bench/pilot scale. L'analisi teorica mediante modelli predittivi consente quindi la progettazione del sistema catalitico (in tal caso, il reattore a membrana) con aumentata efficienza, al fine di minimizzare le temperature e le pressioni operative, determinandone l'abbattimento dei costi dei dispositivi e dei relativi costi di produzione ed esercizio, nonché l'ottimizzazione dei parametri di processo per l'ottenimento di migliorate prestazioni di sistema, in termini di conversione del CH4 e recupero di H2 ad alto indice di purezza [1]. La letteratura di settore è ricca di esempi in cui l'analisi teorica combinata all'adozione dei reattori a membrana consente uno studio più approfondito del processo di produzione di H2 specifico, permettendo l'ottimizzazione dei parametri di processo per l'ottenimento delle migliori prestazioni del reattore a membrana, diminuendo altresì l'onere sperimentale richiesto per qualsivoglia processo di produzione di H2 selezionato. Gli studi condotti in tale direzione per lo più si riferiscono ad analisi simulative circa la produzione di H2 in reattori a membrana mediante steam reforming del metanolo [2], del metano [3], dell'etanolo [4] e di altri idrocarburi [5], mentre sono limitate le analisi teoriche condotte sui reattori a membrana utilizzati per lo steam/dry reforming del biogas. In questo Deliverable, sono riportati quindi i risultati dell'analisi teorica realizzata su un reattore a membrana tubolare autosupportata di Pd-Ag (completamente selettiva alla permeazione dell'H2 rispetto agli altri gas di interesse), utilizzato per la produzione di H2 di tipo COx-free dallo steam reforming di biogas, mediante lo sviluppo di modelli 1D e 2D.