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ENERGIA E TRASPORTI Istituti di prevista afferenza Energetica e le Interfasi Fisica del Plasma "Piero Caldirola" Gas Ionizzati Motori Ricerche sulla Combustione Tecnologie Avanzate per l'Energia "Nicola Giordano"

ENERGIA E TRASPORTI

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Page 1: ENERGIA E TRASPORTI

ENERGIA E TRASPORTI Istituti di prevista afferenza

• Energetica e le Interfasi • Fisica del Plasma "Piero Caldirola" • Gas Ionizzati • Motori • Ricerche sulla Combustione • Tecnologie Avanzate per l'Energia "Nicola Giordano"

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INDICE Dati Generali

Missione

Risorse umane

Elenco del Personale

Personale esterno partecipante

Risorse finanziarie

Prodotti della ricerca

Elenco prodotti scientifici indicati per la valutazione del CIVR

Principali collaborazioni

Elenco dei Contratti

Contratti attivi

Contratti passivi

Elenco delle principali attrezzature scientifiche

Istituti con i quali si collabora

Istituti CNR esecutori di moduli di attività di commessa coordinata dall’Istituto

Istituti CNR coordinatori di commesse di cui l’Istituto è esecutore di moduli di attività

Commesse 2005

Commesse 2006

Proposte di attività di ricerca spontanea a tema libero presentate

Scheda di autovalutazione (attività 2005)

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

· ENERGETICA E LE INTERFASI Missione

Sviluppare attività di ricerca nel quadro di cinque linee di indirizzo principali: 1) Materiali e processi per l’energetica. 2) Materiali e processi per l’elettrochimica. 3) Materiali inorganici e metallici. 4) Superfici e interfasi. 5) Diagnostica Direttore: Dott Sergio Daolio Sede principale: Corso Stati Uniti, 4 - 35127 Padova PD Veneto

Superficie immobile: XX mq Superficie immobile: XX mq

Articolazione territoriale: Via E. De Marini, 6 - 16149 Genova GE Liguria

Superficie immobile: XX mq Superficie immobile: XX mq

Via Roberto Cozzi, 53 - 20125 Milano MI Lombardia

Superficie immobile: XX mq Superficie immobile: XX mq

c/o Dipartimento di Chimica Fisica, Viale Taramelli, 16 - 27100 Pavia PV Lombardia

Superficie immobile: XX mq Superficie immobile: XX mq

Sito web dell'Istituto: http://www.ieni.cnr.it . Risorse umane

Risorse umane ricercatori tecnologi* associati di ricerca tecnici amministrativi totale personale anno

A B C D E=A+B+C+D 2003 56 6 39 9 110 2004 56 6 39 9 110 2005

* Età media dei ricercatori :

1

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco del Personale (dati al 31/12/2005): liv. Avanzini Piergiulio I Daolio Sergio I Lupinc Valentino I Mengoli Giuliano I Musiani Marco I Pagura Cesare I Passerone Alberto I Zizak Giorgio I Boccazzi Arnaldo II Carlevaro Roberto II Carretta Ubaldo II Cattarin Sandro II Chiodelli Gaetano II Ciotti Cesare II Crespi Caramella Vera II Fabrizio Monica II Marchionni Massimo II Rondelli Gianni II Schiavon Gilberto II Tomat Renato II Zanotti Claudio II Zecchin Sandro II Zotti Gianni II Angella Giuliano III Barison Simona III Battagliarin Marino III Battilana Giorgio III Benedetti Alessandro III Besseghini Stefano III Buscaglia Vincenzo III Cignoli Francesco III Comisso Nicola III De Iuliis Silvana III

liv.Donde' Roberto III Doubova Lioudmila III Ferrari Michele III Ferretti Domenica III Liggieri Libero III Maffi Silvia Fiorina III Maldini Maurizio III Mascheroni Lorenza Maria III Molena Raffaella III Muolo Maria Luigia III Novakovic Rada III Onofrio Giovanni III Passaretti Francesca III Ravera Francesca III Ricci Enrica III Riva Giulio III Speziali Margherita III Tuissi Ausonio III Vercelli Barbara III Villa Elena III Viviani Massimo III Zecchini Carla III Aldrovandi Sergio IV Bassoli Marta IV Benecchi Sergio IV Benedetti Gabriella IV Bianchessi Angelo IV Bottino Carlo IV Brunello Gianni IV Carbone Carla IV Dalla Spezia Giampaolo IV Daminelli Giambattista IV

liv.Giuliani Pietro IV Guarnieri Claudio IV Marantonio Gioia IV Mura Gianpiero IV Sitran Stefano IV Turisini Giovanni Pietro IV Zacchettin Anna Gioia IV Consani Ivo Roberto V Pellizzon Abramo V Ranucci Tullio V Repetto Fabio V Signorelli Enrico V Tomasi Corrado V Bassani Enrico VI Carcano Giordano VI Collodel Tiziana VI Favarato Bruno VI Mariani Eros VI Minisini Roberto VI Pini Marco VI Ragazzo Ruggero VI Simonini Italo VI Tirloni Anna Maria VI Zanin Ivana VI Zucchetti Giuseppe VI Cardiello Angelo Carmelo VII Costigliolo Marcella VII Donadoni Francesco VII Grossi Luigi VII La Torre Giovannina VII Mainetti Pio VII Parpaiola Elena VII

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Personale esterno partecipante

Risorse umane che collaborano alla realizzazione delle attività

anno ricercatori associati

operanti al cnr assegnisti di ricerca dottorandi borsisti laureandi totale

2003 14 13 11 2 32 72 2004 14 16 8 4 39 81 2005

ASSEGNISTI

Paola Bassani Carla Bellomunno Riccardo Casati Tommaso Cavallin

Matteo Fabbreschi Donatella Giuranno Francesca Gnecco Lorenzo Marcucci

Francesca Migliorini Enrico Miorin Cecilia Mortalo'

Adelaide Nespoli Simone Pittaccio Eva Santini

COLLABORATORI PROFESSIONISTI

Volodymyr Chernenko

Risorse finanziarie

Risorse utilizzate (full cost) attività coperte da fonti

interne attività coperte da fonti

esterne totale

preventivo consuntivo preventivo consuntivo preventivo consuntivo anno

A B C D E F G = F +risorse da

esercizi precedenti 2003 - 7.674 - 1.385 - 9.058 10.150 2004 6.700 6.650 1.324 1.404 8.024 8.054 9.201 2005

valori in migliaia di euro

Risorse gestite direttamente trasferimenti dal centro entrate da terzi totale

nell’esercizio da esercizi precedenti preventivo consuntivo preventivo consuntivo

anno

A B C D E F=B+D+E 2003 - 1.639 - 1.071 - - 2004 1.116 1.159 1.324 898 1.158 3.215 2005

valori in migliaia di euro

Indicatori finanziari anno Fondi Interni

per ricercatore Fondi Totali

per ricercatore Risorse esterne per ricercatore

Fattore di amplificazione

2003 2004 118,8 164,3 45,6 1,384 2005 valori in migliaia di euro

3

Page 8: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prodotti della ricerca

anno Articolo su rivista

Capitolo di libro Libro Brevetto

Risultato di valutazione applicativa

Progetto, composizione,disegno e design

Performance, mostra ed

esposizione

Manufatto ed opera d'arte

2003 112 - 5 - - 9 - - 2004 125 26 1 - - - - - 2005

Elenco prodotti scientifici indicati dall’Istituto per la valutazione del CIVR

ARTICOLI ISI

Casellato U., Cattarin S., Musiani M. Preparation of Porous PbO2 Electrodes by Electrochemical Deposition of Composites ELECTROCHIMICA ACTA

VERCELLI B., G.ZOTTI, G. SCHIAVON, S. ZECCHIN, A. BERLIN Adsorption of Hexylferrocene Phosphonic Acid on Indium-Tin Oxide Electrodes. Evidence of Strong Interchain Interactions in Ferrocene Self-Assembled Monolayers LANGMUIR

ZOTTI G., S. ZECCHIN, G. SCHIAVON, B. VERCELLI, A. BERLIN, Potential-Driven Conductivity of Polypyrroles, Poly-N-Alkylpyrroles, and Polythiophenes: Role of thePyrrole NH Moiety in the Doping-Charge Dependence of Conductivity CHEMISTRY OF MATERIALS

Valentini Ganzerli M.T. 1, Crespi Caramella V. 1, Maggi L. 2 Adsorption of actinides by chelating agents containing benzene rings, fixed on charcoal JOURNAL OF RADIOANALYTICAL AND NUCLEAR CHEMISTRY

Novakovic R., Ricci E., Giuranno D., Gnecco F. Surface properties of Bi-Pb liquid alloys SURFACE SCIENCE

Buscaglia V. 1, Anselmi-Tamburini U. 2 On the diffusional growth of compounds with narrow homogeneity range in multiphase binary systems ACTA MATERIALIA

Malavasi L. 2, Ghigna P. 1 Chiodelli G. 1, Maggi G. 2, Flor G. 1 Structural and transport investigation on Mg1-xMn2+xO4 spinels JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY

Saito Y. 3, Kataoka H. 3, Quartarone E. 2, Mustarelli P. 1

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Carrier migration mechanism of physically cross-linked polymer gel electrolytes based on PVdF membranes JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B

Tomasi C. 1, Mustarelli P. 1, Magistris A. 1, Ricci O. 2 Devitrification and phase equilibria in the xAgI(1-x)AgPO3 system JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B

Marchionni M. 1, Osinkolu G.A. 2, Onofrio G. 3 High temperature low cycle fatigue behaviour of UDIMET 720 Li superalloy INTERNATIONAL JOURNAL OF FATIGUE

Baruffaldi C., Bertoncello R., Cattarin S., Guerriero P., Musiani M. Nb electrodissolution in aqueous alkali: dependence on the alkali metal JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY

Casellato U., Comisso N., Davolio G., Mengoli G. Charge storage in 40/60 TiFe alloy electrodes JOURNAL OF SOLID STATE ELECTROCHEMISTRY

Milanese C. 1, Buscaglia V. 2, Maglia F. 1, Anselmi-Tamburini U. 1 Reactive growth of tantalum silicides in Ta-Si diffusion couples JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B

Vercelli B., Zecchin S., Comisso N., Zotti G., Berlin A., Dalcanale E., Groenendaal L. Solvoconductivity of polyconjugated polymers: the roles of polymer oxidation degree and solvent electrical permittivity CHEMISTRY OF MATERIALS

Zotti G., Zecchin S., Schiavon G., Berlin A., B. Vercelli Low-defect neutral, cationic, and anionic conducting polymers from electrochemical polymerization of n-substituted bipyrroles. Synthesis, characterization, and EQCM analysis. CHEMISTRY OF MATERIALS

Cattarin S., Musiani M., Tribollet B. Nb electrodissolution in acid fluoride medium. Steady-state and impedance investigations JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY

Baruffaldi C., Cattarin S., Musiani M. Deposition of non-stoichiometric tungsten oxides + MO2 composites (M = Ru or Ir) and study of their catalytic properties in hydrogen or oxygen evolution reaction ELECTROCHIMICA ACTA

Fiori L.(1), Ricci E., and Arato E.(1) Dynamic surface tension measurements on molten metal-oxygen systems: model validation on molten tin. ACTA MATERIALIA

Comisso N., Davolio G., Soragni E., Mengoli G.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

The cycle life of 50/50 TiFe alloy electrodes for charge storage JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY

Ricci E. ,Novakovic R. Wetting Behaviour and Surface Tension measurements of precious Gold alloys GOLD BULLETIN

1. Cignoli F., 2. De Iuliis S., 3. Zizak G. Soot load versus aromatic concentration in diesel oil premixed flames FUEL

1. Cignoli F., 2. De Iuliis S., 3. Manta V., 4. Zizak G. Two-dimensional two-wavelength emission technique for soot diagnostics. APPLIED OPTICS

Muolo M.L., Ferrera E., Novakovic R., and Passerone A. Wettability of zirconium diboride ceramics by Ag, Cu and their alloys with Zr. SCRIPTA MATERIALIA

Libero Liggieri, Francesca Ravera, Michele Ferrari Surface Rheology Investigation of the 2-D Phase Transition in n-Dodecanol Monolayers at the Water-Air Interface LANGMUIR

Ghigna P. 1, Malavasi L. 2, Chiodelli G. 1, Flor G. 1 The Eu1-xBa2-xCu3Oy system: oxygen content, phase transitions, point defect equilibria, and charge carriers PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS

Ravera F.(1), Ferrari M.(1),Miller R.(2),Liggieri L.(1) Dynamic Elasticity of Adsorption Layers in the Presence of Internal Reorientation Processes JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B

Capsoni D. 1, Bini M. 2, Chiodelli G. 1, Massarotti V. 1, Mozzati M.C. 3 , Azzoni C.B. 3 Structural transition in Mg-doped LiMn2O4: a comparison with other ions doping SOLID STATE COMMUNICATIONS

Capsoni D. 1, Bini M. 2, Chiodelli G. 1, Mustarelli P. 1, Massarotti V. 1, Azzoni C.B. 3 , Mozzati M.C. 3, Linati L. 2 Jahn-Teller effect in in Al3+-doped LiMn2O4 spinel SOLID STATE COMMUNICATIONS

Malavasi L. 2, Alessandri I. 2, Mozzati M.C. 3, Ghigna P. 1, Chiodelli G. 1, Azzoni C.B. 3, Flor G.1 Preparation, structural and magnetic characterization of RF-sputtered La1-xNaxMnO3±d thin film manganites PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS

Bertolino N., Monagheddu M., Tacca A, Giuliani P., Zanotti C., Maglia F., Anselmi-Tamburini U.

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Page 11: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Self-propagating high-temperature synthesis of functionally graded materials as thermal protection system for high temperature applications JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH

Tolstogouzov, A.1, Daolio, S.2, Pagura, C.3, Greenwood, C.L.4 Dependence of scattered ion yield on the incident energy: Ne+ on pure gallium and indium SURFACE SCIENCE

Daolio S., Fabrizio M., Piccirillo C., Muolo M.L., Passerone A., Bellosi A. Secondary ion mass spectrometry in the characterisation of boron-based ceramics RAPID COMMUNICATIONS IN MASS SPECTROMETRY

Barison S., Barreca D., Battiston G.A,. Daolio S., Fabrizio M., Gerbasi R., Tondello E. Secondary ion mass spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy investigation on chemical vapor deposited CeO2-ZrO2-TiO2 thin films RAPID COMMUNICATIONS IN MASS SPECTROMETRY

Pengo P., Polizzi S., Battagliarin M., Pasquato L., Scrimin P. Synthesis, characterization and properties of water-soluble gold nanoparticles with tunable core size JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY

Tolstogouzov A.1, Daolio S.2, Pagura C.3, Greenwood C. L.4 Energy distributions of secondary ions sputtered from aluminium and magnesium by Ne+, Ar+ and O2+: a comprehensive study INTERNATIONAL JOURNAL OF MASS SPECTROMETRY

Tolstogouzov A.1; Daolio S.2; Pagura C.3; Greenwood C. L.4; Karpuzov D. S.5; McIntyre N. S.6 Energy distributions of Ga+ and In+ secondary ions sputtered from AIIIBV compound semiconductors by noble gas ions: Mass-dependence of the high-energy yield on the second component (P, As, Sb) of the compounds NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B-BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS

Palazzolo R, Ravera F, Ferrari M, Liggieri L Dynamic surface elasticity of adsorption layers in the presence of a surface phase transition from monomers to large aggregates LANGMUIR

Osinkolu G.A. 1, G. Onofrio 2, M. Marchionni 3 Fatigue crack growth in poycrystalline IN 718 superalloy MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING

Doubova L. M. 1, Trasatti S. 2 Effect of the molecular structure on the adsorption of nitriles on Ag single crystal face electrodes: iso-valeronitrile vs. acetonitrile JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY

Zhou L.Z. 1,2, Lupinc V. 1, Guo J.T. 2

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Microstructural Stability of th Intermetallic Ti-45Al-2W-0.5Si-0.5B in the 800-980°C Temperature Range MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING

Guo J.T. 1, Yuan C. 1, Yang H.C. 1, Lupinc V. 2, Maldini M. 2 Creep-Rupture Behavior of a Directionally Solidified Nickel-Base Superalloy METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE

Nazmy M. 1, M. Staubli 2, G. Onofrio 3, V. Lupinc 4 Surface defect tolerance of a cast TiAl alloy in fatigue SCRIPTA MATERIALIA

Mazzolai F.M.(a), Biscarini A.(a), Campanella R.(a), Coluzzi B(a)., Mazzolai G.(a), Rotini A.(a), Tuissi A.(b) Internal friction spectra of the Ni40Ti50Cu10 shape memory alloy charged with hydrogen ACTA MATERIALIA

Doubova L. M. 1, De Battisti A.2 , Fawcett W. R. 3 Adsorption of C-5 Nitriles at Liquid Metal Electrodes. A Comparison of Adsorption Parameters for Isovaleronitrile at Polarized Surfaces of Mercury and Indium-Gallium Alloy (Eutectic Composition) LANGMUIR

BREVETTI

A. Cigada 1, E. Mandrini 2, G. Rondelli 3, R. Chiesa 4 Interfaccia osteointegrativa per protesi implantabili, e metodo per il trattamento di detta interfaccia osteointegrativa

RAPPORTI

Cignoli F., De Iuliis S., Zizak G., Martin J.P. Diagnostics of nonequilibrium combustion with excited oxygen and detection of specific species in the H2-O2 and CH4-O2 flames

Ricci E., Giuranno D., Novakovic R., and Passerone A. Experimental results on the surface tension of CMSX-4 alloy and Cu-alloy.

Ricci E., Gnecco F., Bottino C., and Passerone A. Intergranular penetration on steels exposed to lead-bismuth eutectic alloy.

Ricci E., Fabrizio M., Turato S., Battagliarin M., and Cattarin S. Niobium film as protective coating on steel exposed to lead-bismuth eutectic alloy.

Ricci E., Gnecco F., Bottino C., and Minisini R. Oxide formation on steels exposed to lead-bismuth eutectic alloy.

Ricci E., Novakovic R., Giuranno D., and Gnecco F.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Thermo-physical data of lead-bismuth liquid alloy.

Ferrera E., Muolo M.L. Interazioni tra metalli liquidi e ceramici ad elevate prestazioni per la realizzazione di giunzioni metallo-ceramico operanti in condizioni estreme

Mondelli D., Liggieri L., Ferrari M., and Ravera F. Formulation and characterisation of dilute emulsions stabilised by CiEi surfactants.

Mondelli D. and Ravera F. Measurements on Emulsion Stability and Interfacial Properties.

Ricci E. Determinazione delle Energie Interfacciali fra leghe auree fuse e ossidi metallici di rivestimento per la grafite

E.Ricci, R.Novakovic, F.Gnecco, D.Giuranno Surface and wetting properties of lead-free solder alloys-

Buscaglia V., Buscaglia M.T., Viviani M. Development of the New Segmented Flow Tubular Reactor for Powder Synthesis in an Industrial Pilot Plant

13916 R. MOLENA VI-JET-WP4 Coord. Report + 12 Months Progress Report (Jan.-Dec.2003)

13916 R. MOLENA VI-JET-Mid Term Assessment Report (Jan.02-July 03)

Zanotti C., Giuliani P., Russo P., A. Zonca, A. Terrosu, P. Corciulo, L. Soffientini Combustion Synthesis under Reduced Gravity: Parabolic Flight Technique”,

M.Fabrizio, S. Daolio, S. Barison Studio delle modifiche superficiali indotte dalle condizioni di sintesi su film sottili a base di zirconia-ceria

C. Pagura, S. Daolio Caratterizzazione superficiale di film sottili a di ossidi metallici ottenuti via MOCVD

M.Fabrizio, S. Daolio Sintesi di film protettivi mediante elettrodeposizione

M. Fabrizio, S. Daolio Sintesi di film protettivi mediante plasma deposition

M. Fabrizio, S.Daolio Valutazione tecnico-economica delle metodologie e dei rivestimenti ottenuti

D. Mondelli, F. Ravera Measurements on Emulsion Stability and Interfacial Properties

D. Mondelli, F. Ravera

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Studio delle proprietà reologiche interfacciali in soluzioni tensioattive

G. Angella, M. Maldini, E. Signorelli Introduzione al creep ed evoluzione delle superleghe per applicazioni nelle turbine a gas

M. Maldini, G. Angella, E. Signorelli, V. Lupinc Proprietà meccaniche ad alta temperatura di superleghe di nichel per turbine a gas

Gusmano G. Development of an innovative plate multi-effect evaporator for seawater desalination

Avanzini P. Progetto di difesa ambientalmente e paesaggisticamente compatibile dell'arenile di Bonassola

Stefano Besseghini Bilancio 2003 Unità di Lecco

L. Liggieri, A. Passerone MAP Fundamental and Applied Stidies in Emulsion Stability - Continuation Proposal

Passaretti F., Besseghini S., Carcano G. Analisi rottura fili in lega di Alluminio

Passaretti F. Microanalisi al microscopio elettronico a scansione tramite EDS di materiale fibroso

Besseghini S., Passaretti F., Villa E., Bonfanti F. Rapporto finale contratto ASI/IMEM I/R/259/02 "Materiali ferromagnetici a memoria di forma per attuatori ad attivazione magnetica!

Besseghini S., Villa E., Passaretti F. Carcano G., Russo P. Caratterizzazione di tubi pseudoelastici per la produzione di stent periferici

Tuissi A. Relazione annuale consuntiva del II anno di attività Progetto di Ricerca Applicata

Chiodelli G., Fabrizio M. Sviluppo di celle a combustibile ad ossido planari con elettrodo supportante ad elevata area geometrica

RISULTATI PROGETTUALI

Cignoli F. 1, De Iuliis S. 2, Zizak G. 3 Impianto sperimentale per lo studio dei processi di sintesi di polveri nanometriche in fiamme

Cignoli F. 1, De Iuliis S. 2, Zizak G. 3 Attuatore elettropneumatico per prelievi rapidi in fiamme

Carretta Ubaldo, Dondè Roberto, Guarnieri Claudio

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Impianto sperimentale per la misura della velocità di regressione

Zanotti C., Giuliani P., Riva G., Reggiori A., Daminelli G.B, Propulsore a propellente solido per satelliti

Zanotti C., Giuliani P. Modulo per prove di sintesi per combustione in condizioni di microgravità

Dondè R., Brunello G. Bomba per prove su spray diesel in condizioni evaporative ed in combustione

Riva G., Reggiori A., Daminelli G.B Tunnel ipersonico ad alta entalpia

L. Liggieri, A. Passerone, F. Ravera, M. Ferrari FAST: Facility for Adsorption and Surface Tension

Olzi E. 1, Avanzini P. 2, Salvago G. 3, Rebaudengo L. 4, Vigna M. 5, Serbandini M. 6 Progetto di difesa ambientalmente e paesaggisticamente compatibile dell'arenile di Bonassola

Besseghini S.(1); Montagna A.(2) Progetto per un impianto da 5ton/mese per l'inertizzazione dell'amianto

Besseghini S., Passaretti F., Villa E., Stortiero F., Pini M., Carcano G. Dispositivi di fissaggio in NITi a memoria di forma per protesi craniche Principali collaborazioni

Consorzi: Consorzi IACSA – Firenze

Enti pubblici: Regione del Veneto; Regione Lombardia; Camera di Commercio di Lecco; Camera di Commercio di Vicenza; Associazione A.N.N.A Neurosurgery; Ospedale Valduce – Villa Beretta

EPR italiane: Ricerca ASI: Sinterizzazione, giunzione e caratterizzazione di boruri ceramici refrattari per applicazioni spaziali; Ricerca ASI: FASES-STS 107: Preparazione e conduzione esperimenti per Progetto ESA-FASES; ITAE – CNR; IM - CNR; IMEM – CNR; IMCB – CNR; IEN – Galileo Ferraris ; ENEA Frascati; Istituto Medea La Nostra Famiglia – Bosisio Parini

EPR straniere Ricerca ESA: THERMOLAB: High-precision thermophysical property data of liquid metals for modelling of industrial solidification processes; Ricerca ESA: MAP- FASES: Fundamental and applied studies in emulsion stability ricerca UE: SFTR: Segmented Flow Tubular Reactor; Progetto comune di ricerca tra CNR-IENI e il Laboratoire d’Aerothermique del CNRS di Orléans; BRI Bio Recherche Innovation (F)

MIUR: Finanziamento M.I.U.R. leggi 95/1995 (5%), 449/1997(progetti strategici MIUR), 204/1998(FISR) e 388/2000(FIRB)

Privati:

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Page 16: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Parco Sci. Tecn. Liguria: TECFIL: Miglioramento del prodotto e del processo di produzione della Filigrana di Campo Ligure; SOLVAY Bario e derivati SpA: Studio del rivestimento di particelle di Ba TiO3; Fondazione CARIPLO; Edison spa ; AVIO spa; SORIN group spa; Ansaldo Ricerca; SAES Getters; ABB SACE; Legor spa – Bressanvido; Novonordisk ; Materie Plastiche Traversa; Lariodesk; ELETTRA Luce di Sincrotrone – Trieste; Compagnia delle Opere di Como e Sondrio

UE: PQ Ricerca UE: Expanding the limits of single crystal superalloys through short crack fracture mechanics analysis (SOCRAX); PQ Ricerca UE: IP IMPRESS: Intermetallic Materials Processing in Relation to Earth and Space Solidification; PQ Ricerca UE: NAMAMET: Processing of Nanostructured Materials through Metastable Transformations; PQ Ricerca UE: TMF-STANDARD: Thermo-mechanical fatigue; PQ Ricerca UE: High temperature plant lifetime extension; PQ Ricerca UE: SILACOR- Nanometric silica as a new surface treatment for the corrosion protection of steels and galvanized steels; PQ Ricerca UE INTAS: Kinetics and mechanisms of ignition/combustion initiated by electronically excited oxygen; PQ Ricerca UE: TECLA: Technologies, materials and thermal-hydraulics for Lead alloys

Università: Politecnico di Milano; Università di Pavia – Dipartimento Ingegneria Strutturale – Prof. F. Auricchio; Università di Cambridge; Università di Perugia; Università di Pisa; Università di Milano Bicocca

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Page 17: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei Contratti

Contratti attivi

S.E.P. • LECCO: SEP SRL - COMMESSA PER ANALISI DI CAMPIONI DI PETRISCO • LECCO: SEP SRL - COMMESSA PER ANALISI DI CAMPIONI DI PETRISCO

VITO ROTUNNO SPA • LECCO: Ing. Vito Rotunno spa - analisi effettuate anno 2002/2003

CCIAA VICENZA • PADOVA: CCIAA DELIBERA N. ..... 29/10/2004 - CONTRIBUTO RINNOVO ASSEGNO

RICERCA (2004-2005 MIORIN ENRICO) • CCIAA VI - DELIBERA N. 328 9/9/2003 - CONTRIBUTO RINNOVO ASSEGNO DI RICERCA

SOLVAY BARIO E DERIVATI • Contratto SOLVAY BARIO E DERIVATI - Secondo e terzo pagamento - fine contratto giugno

2004 • Contratto di Ricerca "Studio sul rivestimento di particelle di BaCO3 con biossido di titanio e

applicazione alla sintesi di materiali per l'elettronica" della durata di 12 mesi dal 01/08/2004

SAES GETTERS S.P.A. • Accertamento per documenti amministrativi attivi • LECCO: SAES GETTERS SPA - CONTRATTO ANNO 2003 • LECCO: CONTRATTO SVILUPPO SAES "PROCESSO INDUSTRIALE PER LA PRODUZIONE

DI LEGHE A MEMORIA DI FORMA" - TUISSI • LECCO: CONTRATTO SAES GETTERS SPA "STUDIO PER PRODUZIONE LEGHE A BASE

DI NiTi A MEMORIA DI FORMA PER APPLICAZIONI GETTERS" (RESP. SCIENTIFICO TUISSI)

LEG.OR SRL • LECCO: LEG.OR PROGETTO INNOVAZIONE E SVILUPPO DI TECNOLOGIE DI SINTESI DI

LEGHE METALLICHE SEMIPREZIOSE PER L¿INDUSTRIA ORAFA.

CHIESI FARMACEUTICI SPA • Esecuzione di misure di diffrazione • Realizzazione studio di fasi cristalline di CHF 1035 mediante diffrattometria X di polveri

ASSING SPA • Accertamento per documenti amministrativi attivi

POLITECNICO DI MILANO • Accertamento per documenti amministrativi attivi • Accertamento per contratto D- Cycle Politecnico Milano - Dondè • Accertamento per documenti amministrativi attivi

CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE PER LA SCIENZA E TECN. DEI MATERIALI • Contratto con INSTM (Olzi)

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Page 18: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

CO.FI.PLAST • Accertamento per contratto con Co.Fi.Plast S.r.l.

EDISON TERMOELETTRICA SPA • Accertamento per documenti amministrativi attivi • LECCO: EDISON TERMOELETTRICA SPA - CONVENZIONE PER ATTIVITA' 2003

SORIN BIOMEDICA CARDIO SRL • LECCO: SORIN BIOMEDICA CARDIO SPA - CONVENZIONE: APPLICAZIONI

BIOMEDICALI DEI MATERIALI A MEMORIA DI FORMA • LECCO/SORIN BIOMEDICA CARDIO SPA: CONVEZIONE RICERCHE NEL SETTORE

MATERIALI A MEMORIA DI FORMA PER APPLICAZIONI BIOMEDICALI" • LECCO: SORIN SPA - ANALISI E MISURE SU CAMPIONI 540191 - 550104 - 550134

(BESSEGHINI)

UNIVERLECCO-SONDRIO • PARTECIPAZIONE PROGETTO HINT@LECCO NELL'AMBITO DEL PROGRAMMA DI

PROMOZIONE SCIENTIFICA E TECNOLOGICA IN TEMA DI SALUTE E SCIENZE DELLA VITA E DEL TRASFERIMENTO TECNOLOGICO ALLE PMI

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI BERGAMO • Accertamento per documenti amministrativi attivi

INGEGNERIA • Accertamento per documenti amministrativi attivi • Accertamento 3° quota contratto Università di Bergamo

EUROPEAN COMMUNITY • Accertamento per documenti amministrativi attivi • Accertamento per documenti amministrativi attivi • Accertamento per documenti amministrativi attivi • Accertamento per contratto CT2001/0565 EJTN • Accertamento per contratto CEE CT97/0498i • Accertamento per contratto Socrax G5RD CT 2002/00819 • Accertamento per documenti amministrativi attivi • Accertamento per documenti amministrativi attivi • PADOVA: PAGURA "PROJECT AUTOMATED GDMS G6RD-CT-2000-00170 - FINAL

PAYMENT DA UE TRAMITE COORDINATORE THERMO ELECTRON • Accertamento per documenti amministrativi attivi

EUROPEAN COMMISSION - RESEARCH DIRECTORATE GENERAL • PADOVA: CONTRATTO UE SILACOR - RATEO 2003 • PADOVA: UE "SILACOR" - SALDO CONTRATTO MUSIANI

ABB SACE S.p.A. • LECCO: ABB SACE "PROGETTO SVILUPPO ATTUATORI CON LEGHE MEMORIA DI

FORMA" - BESSEGHINI

SICC SPA

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Page 19: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• SICC SPA - ROVIGO ¿Trattamento superficiale anticorrosivo di recipienti-contenitori in uso per acqua calda sanitaria, basato su nuove metodologie e tecnologie¿

ESTEC - European Space Research And Technology Centre, Finance Division Payment Office (ADM-FTE-2)

• Ultima tranche Contratto ESA ESTEC - Progetto FASES n° 14291/00/NL/SHMAP

DE NORA TECNOLOGIE ELETTROCHIMICHE • PADOVA: CONTRATTO CON DNTE "ELETTRODI A DIFFUSIONE DI GAS" - MUSIANI

Commissione delle Comunità Europee • Ultima tranche del Contratto n° G5RD-CT-1999-00123 (SFTR) • Accertamento seconda tranche Contratto n° FKW CT2000 00092 Progetto TECLA • Parte ultima tranche Contratto Comunità Europea n° G5RD-CT-1999-00123

PROCOS SPA • PAVIA: PROCOS SPA - ANALISI DIFFRATTOMETRICHE • Studio di fasi cristalline di campioni mediante diffrattometria X di polveri

COMUNE DI CASALE MONFERRATO - SETTORE ECOLOGIA ED AMBIENTE • LECCO: "CORDIAM" - CASALE MONFERRATO progetto di impianto sperimentale per

l'inertizzazione dei rifiuti contenenti amianto e argilla.

OPTIGEN SRL • LECCO: OPTIGEN SRL FINANZIAMENTO DA PROGETTO MINERVA (REGIONE

LOMBARDIA) • LECCO: programma Regionale Azioni Innovative del FESR 200-2006 ¿Minerva¿ - OPTIGEN

¿Materiali innovativi per il settore occhialeria¿;

ESA/ESTEC Finance Division - Payment Section - ADM FTP • Primo pagamento Contratto ESA n° 14291/00/NL/SH MAP Progetto FASES - CCN02 • Accertamento ultima tranche Contratto n° 14306/01/NL/SH MAP Project Number AO-99-022

"THERMOLAB" • Contratto ESA n° 14306/01/NL/SH (AO-99-022) MAP Progetto Thermolab - CCN01 con

durata dal 01/11/2003 al 01/11/2006

EDISON S.P.A. • LECCO: CONVENZIONE EDISON SPA "RICERCHE NEL SETTORE DEI MATERIALI

INNOVATIVI DI INTERESE ENERGETICO" - BESSEGHINI

ATOKALPA SA • LECCO: ATOKALPA FORNITURA CAMPIONI SVILUPPO LEGHE

ARMANASCO AURELIO • LECCO: PROGETTO "MINERVA" PRIMA FASE CON ARNASCO - VOUCHER REGIONE

LOMBARDIA

ESA/ESTEC - EUROPEAN SPACE AGENCY - AGENCE SPATIALE EUROPEENNE • Contratto tra "Commission of the European Communities" ed "European Space Agency" nel

quale il CNR-IENI risulta partecipante IMPRESS. Durata dal 01/11/2004 al 31/10/2005

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Page 20: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Parco Scientifico e Tecnologico della Liguria • Contratto Parco Scientifico e Tecnologico della Liguria - TECFIL durata dal 21/04/2004 al

21/05/2004 • Contratto di prestazione di servizi per un finanziamento totale di EURO 147.200,00

Wires Engineering s.r.l. • Accertamento per contratto di ricerca con Wires Engineering - 1° anno

REGIONE DEL VENETO - DIREZIONE REGIONALE INDUSTRIA • PADOVA: "VALORIZZAZIONE DI PRODOTTI E PROCESSI NEL SETTORE DEI METALLI

PREZIOSI" L.R.N.8/2003 REGIONE VENETO - (FABRIZIO)

SEGNO E FORMA SRL • LECCO: CARATTERIZZAZIONE NUOVO AGO PER INSULINA E PROVE COMPARATIVE -

(BESSEGHINI)

DANZI BASILIO • NUOVE PRASSI DI SOSTEGNO ALL'INNOVAZIONE D'IMPRESA - PROGRAMMA

REGIONALE AZIONI INNOVATIVE "MINERVA" - LOMBARDIA

Contratti passivi

Area di Ricerca MILANO 3 • Obbligazione per documento amministrativo passivo

DITTA DOTT. DINO PALADIN • PRATICA N. 72/04 Intervento su ns strumentazione SIMS

ASSING SPA • Aggiornamento sistema EDS-Resti P12-Generale • Microscopio elettronico-Olzi

FKV SRL • FKV SRL FT. 1756 +1765

THERMO OPTEK ITALIA S.P.A. • THERMO OPTEK ITALIA FT. S01/200760 (31/2000/21 x 118.785,09 + 31/2000/15 x

30.987,41) • THERMO OPTEK ITALIA SPA FT. S01/200761 (IMP. 31/2000/14) • Obbligazione per fattura passiva n°S01/201421 del 20/12/2002 - ICP

HIGH VACUUM PROCESS S.R.L. • PADOVA: HIGH VACUUM PROCESS SRL - DEPOSIZIONI SOTTOVUOTO..... OFFERTA N.

49/03 - 11/07/2003 PRATICA: PD 00067

WATERS S.p.a. • WATERS SPA LECCO2 4 5 7 SISTEMA PER ANALISI TERMICA

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Page 21: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

AHSI SPA • PRATICA N. 89/1 MOBILIO EX OFFICINA ITEF • PRATICA 89/2 ALLESTIMENTO LAB EX OFFICINA ITEF

ISTITUTO NAZIONALE PER LA FISICA DELLA MATERIA • PRATICA N. 58 PROVE SU CAMPIONI (FABRIZIO)

JEOL (ITALIA) S.P.A. • Riparazione microscopio-Generale-Olzi • Riparazione microscopio elettronico-General-Olzi

TEORESI S.r.l. • Attrezzatura per acquisizione dati-ASI/02-Dondè • Sistema acquisizione dati-ASI/02-Riva

PHOTO ANALYTICAL SRL • Telecamera-G3RD-Dondè

MICROCONTROL N.T. • LECCO MICROCONTROL DIGISET 300

Dipartimento CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE • UNIGE Dip. Chimica e Chimica Industriale P.0000032 Attività C/Terzi PASSERONE 1.01.124 • UNIGE - Dip. di Chimica e Chimica Industriale P.0000032 Attività C/Terzi PASSERONE

1.01.124 • UNIGE-DCCI terza tranche Contratto TECFIL P.32 Attività C/Terzi C1 Fabrizio 1.01.124

INGEGNERIA AMBIENTALE DIAM • Studio moto ondoso-Olzi

UNIVERLECCO-SONDRIO • LECCO1 : ACCONTO 2004 SPESE CONDOMINIALI • LECCO: ACCONTO 2005 SPESE CONDOMINIALI

QUI! TICKET SERVICE SPA • Obbligazione per buoni pasto • QUI TICKET SERVICES SPA P.0000001 Attività Istituzionale DIREZIONE 1.01.069

NIKON INSTRUMENTS S.P.A. • NIKON FATT. 157 23/1/2003

Politecnico di Milano - Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica Giulio Natta • Crescita di depositi-Olzi • POLITECNICO MILANO DIP.CHIMICA MATERIALI E INGEGNERIA CHIMICA "G.NATTA"-

PARTNER IN CONTRATTO ASI I/R/241/02 - Zizak

MECCANICA E AERONAUTICA - DMA • UNI ROMA - DIP. MECCANICA E AERONAUTICA PARTNER IN CONTRATTO ASI

I/R/252/02 - Reggiori

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Page 22: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

I.N.F.M.- Istituto Nazionale per la Fisica della Materia • PADOVA: ORDINE N. 1/05 "STUDIO DEL PROCESSO DI DEPOSIZIONE PER

SPUTTERING..."

Laserwave srl • Sistema fibra ottica-ASI/02-Zanotti • Sistema laser-ASI01/02-Zanotti

ASSING SPA - FILIALE DI MILANO • LECCO: ASSING SPA - SEM X PASSARETTI • LECCO2 E LECCO7 ASSING UPGRADE • ASSING SOFTWARE LECCO4 E LECCO6 INCA ENERGY

COMUNE DI MILANO - SETTORE CONTABILITA' - UFFICIO ENTRATE DA SERVIZI & CONTRIBUTI

• tassa smaltimento rifiuti

E.PI.A. SYSTEM SAS • PRATICA N. 28/04 SISTEMAZIONE LOCALE EX-SIMS

OPEN LAB SRL • LECCO7: TEAMWORK - LICENZE E AGGIORNAMENTO (BESSEGHINI)

NABERTHERM GMBH • ACQUISTO FORNO AD ALTA TEMPERATURA

ASEG GALLONI SPA • ACQUISTO KIT - con controllo touch.screen speciale per VCMIII con programma

personalizzato, pompa vuoto da 60 m3/h, granulatore • PADOVA: ORDINE N. 25/05 FONDITRICE ELETTRONICA

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Page 23: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco delle principali attrezzature scientifiche - 12 macchine da creep (MI) - 2 Catene di spettrometria delle radiazioni gamma (PV) - 2 Data Logger Agilent mod 34970A (PD) - 2 camere di reazione SHS con pirometri, telecamere IR, sistemi da vuoto (PV) - 2 sistemi prove materiali servoidraulici operanti sia in aria che in vuoto fino a 1100°C (MI) - 2 stazioni elettrochimiche (potenziostato e generatore di funzioni) (PD) - AFM DME-SPM 95-5 - Acceleratore gasdinamico (MI) - Analizzatore di impedenza Solartron SI 1260 con interfaccia dielettrica (GE) - Analizzatore gas Elikotron (MI) - Apparecch. per misure di tensione superficiale e bagnabilità (T=1600 °C in UHV/atm. contr.) (GE) - Atomic Force Microscope NANOSCOPE IIIA-Veeco Digital (GE) - Bipotenziostato PAR 366 - Capillary Pressure Tensiometer (GE) - Controller ICCD PRINCETON (MI) - Criostato Leybold ROK 10/300 (PV) - Diffrattometro a raggi X per polveri Philips PW1710 (GE) - Difrattometro X D500 (MI) - Dilatometro per alta temperatura Setaram SetSys 24 (GE) - EQCM - ESR Bruker ER100D - FTIR Perkin-Elmer2000 - Flow particle processor Dantec 62N55-BSA P80 (MI) - Forni Lindberg a camera e tubolari per trattamenti fino a 1800 °C (GE) - Forni tubolari per trattamenti termici in atmosfera controllata/vuoto (LC) - Forno a Plasma PlasmaLab 2000 (LC) - Forno a fascio elettronico (LC) - Forno ad arco elettrodo non consumabile (LC) - Forno alta temperatura Carbolite STF 1500 (PV) - Forno fusorio ad induzione EM Balzers VSG-10 (LC- revisione 2000) - Frequency Response Analyser Solartron 1254 e Interfaccia Elettrochimica Solartron 1286 - Frequency Response Analyzer 1255 e Interfaccia Elettrochimica Solartron 1286 (PV) - Fresatrice per officina meccanica (revisionata 1999) (LC) - Generatore elettrochimico di ossigeno e analizzatore di ossigeno DHTV800 con micro-sonda (PV) - Gruppo laminaizone barra/lastra (6 elementi) (LC) - ICCD DiCAMpro (MI) - ICCD PRINCETON mod. 1152-MS-E (MI) - Impedance Analyzer Solartron 1260 e Interfaccia Elettrochimica Solartron 1287 (PV) - LA ICP-MS X7 Thermo (PD) - Laser COHERENT INNOVA 70C (MI) - Laser Nd:YAG Quanta System SYL 203 (MI) - Laser Nd:YAG Quanta System SYL-201 (MI) - Laser a diodi lanciato in fibra ottica 250 W (MI) - Laser a ioni di argon Spectra Physics 2017-055 (MI) - Laser di potenza a CO2 150 W (MI) - Laser di potenza a CO2 50 W (MI) - Lock-in amplifier Perkin-Elmer 5210 - Macchina da trazione con camera termostatica (LC) - Metallizzatore Edwards Scancoat Six (PV)

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Page 24: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

- Microdurometro - Microdurometro LEICA (GE) - Micromulino planetario Fritsch Pulverisette (PV) - Microsc. Elettr. A scansione e Microsonda EDX- LEO (GE)- 50% - Microsc. Elettr. A scansione e Microsonda EDX- LEO (GE)- 50% - Microscopio Elettronico a Scansione con EDS/EBSD (LC) - Microscopio a scansione LEO con EDS (MI) - 20% - Microscopio elettronico TEM (MI) - 20% - Microscopio elettronico TEM (MI) - 80% - Microscopio elettronico a scansione LEO con EDS (MI) - 40% - Microscopio elettronico a scansione VEECO- GE 50% - Microscopio ottico metallografico e stereomicroscopio (LC) - Misuratore di area supeficiale e porosità Micromeritics ASAP 2010 (GE) - Mulino planetario a biglie Fritsch mod. Pulverisette 6 (PD) - Mulino planetario a biglie Fritsch mod. Pulverisette 7 (PD) - Mulino planetario in agata (PV) - Oscilloscopio Tektronix TDS 680 B (MI) - Picnometro a elio (GE) - Potenziostato Galvanostato EG&G mod. 273A (PD) - Potenziostato-Galvanostato PAR 273A - Pressa Isostatica Stansted 6000 bar TC512 (PV) - Pressa isostatica a freddo fino a 2000 bar (GE) - Profilometro TENCOR P10 - Rugosimetro Hommelwerke LV-50E (GE) - Rugosimetro Mitutoyo - SIMS-ISS quadrupolare - Sistema acquisizione PXI National Instruments (MI) - Sistema di acquisizione dati LView con Microohmmetro e bagno termostatico (LC) - Sistema di analisi termica DSC, DTA, TGA, DEA, TMA, DMA, simultanea DSC/TGA (PV) - Sistema prove materiali servoidraulico fino a 1000°C (MI) - Spettrografo Chromex (MI) - Spettrometro SIMS ISS - Spettrometro di massa ICP con stazione di Laser ablation - Spettroscopio Thermo Iris Intrepid per analisi elementare ICP (GE) 40% - Spettroscopio Thermo Iris Intrepid per analisi elementare ICP (GE) 60% - Stazione Calorimetrica TG-DTA (LC) - Stazione calorimetrica DSC (LC) - Stazione elettrochimica AMEL (potenziostato+generatore di funzione+integratore) - Stazione elettrochimica corredato di s/w - Stazione fotoelettrochimica (lampada+monocromatore+chopper+lock-in amplifier) - Termoanalizzatore TG-DTA Setaram Labsys (GE) - Termobilancia Stanton (PV) - Termobilancia simmetrica alta sensibilità Cahn 2000 (PV) - Tornio per officina meccanica - Troncatrici a disco e lama (5 elementi) (LC) - Tunnel ipersonico pulsato (MI) - UV-Vis Spettrofotometro Perkin-Elmer Lambda 15 - profilometro P10 KLA Tencor (PD) - stazione elettrochimica PAR potenziostato-galvanostato-elettrodo rotante (PD)

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Page 25: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Istituti con i quali si collabora

Istituti CNR esecutori di moduli di attività di commessa coordinata dall'Istituto

- Istituto di di scienza e tecnologia dei materiali ceramici

Istituti CNR coordinatori di commesse di cui l'Istituto è esecutore di moduli di attività

- Istituto di chimica inorganica e delle superfici

Commesse 2005: Piano annuale 2005

Superfici ed Interfasi nella Generazione di Energia

Temi

Tematiche di ricerca:

La commessa è suddivisa in Work Packages: WP1: Interfacce liquide e stabilità di emulsioni petrolifere WP2: Adsorbimento e reologia di superficie WP3: Proprietà di superficie e di interfaccia di sistemi metallici di riferimento e commerciali WP4: Modelling di proprietà termofisiche superficiali e di trasporto di sistemi metallici liquidi. WP5:Progettazione e caratterizzazione d'interfacce metallo-ceramico e tecnologie di giunzione WP6: Laboratorio di Tensiometria Superficiale

Stato dell'arte:

La Commessa si inquadra nella necessità di individuare nuovi materiali, tecnologie e processi (ecocompatibili) per la combustione e gassificazione dei combustibili fossili, con il supporto finanziario di Contratti da Enti ed industrie italiani ed internazionali. La Commessa risponde a rilevanti richieste industriali di dati affidabili e di caratterizzazione di materiali avanzati per impieghi in condizioni aggressive e ad alte performances.

Azioni

Attività in corso:

Le attività trovano riscontro in diversi PROGETTI di RICERCA a co- finanziamento esterno: MAP FASES (ESA): stabilità in emulsioni petrolifere MAP THERMOLAB (ESA): Proprietà termofisiche di super-leghe per industrie trasporti. IP IMPRESS (VI° EP): Caratterizzazione di nuove leghe per turbine a gas e catalizzatori per fuel cells FISR MICROCOMBUSTORI (MIUR): Giunzioni met-cer per matrici di microcombustori COST 531 (EC): Caratterizzazione nuove leghe per saldature esenti piombo

Azioni da svolgere e punti critici:

Disponibilità di nuove unità di personale tecnico e scientifico. Adeguamento ed incremento di apparecchiature. Acquisizione di nuovi contratti esterni. Disponibilità di finanziamenti accentrati (per co-finanziamento)

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Page 26: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Collaborazioni e committenti:

ASI; ESA; ENI Tecnologie, Galileo Avionica, Alenia Spazio, Wieland, Doncaster, Univ. di Genova, Politec. di Torino, Max-Planck-Inst (Potsdam-Golm), Univ. di Marsiglia-Aix, Univ. Nizza, UTC-Compiegne, Univ. di Firenze, Univ. of Ulm(D), NPL;Imp.College,London(UK), KTH Stoccolma(S) Ecole Polit. Marseille(F), Dept. of Materials Leeds (UK),Dip.Chimica de La Sapienza di Roma (I), IIS.Genova (I); DLR (D), ENEA,CNR-ISTEC, CNR-IMEM, Centro Ric FIAT, Univ. Udine Univ.Milano,Univ.Napoli.

Finalità

Obiettivi:

Modellizzazione stabilità di emulsioni petrolifere con tensioattivi e nanoparticelle, modelli e metodi sperimentali per reologia interfacciale e tensione superficiale dinamica. Misure statiche e dinamiche, modellizzazione termodinamica e calcolo delle tensioni superficiali di sistemi metallici: previsione degli effetti dell�ossigeno. Previsione, modellizzazione e misura di bagnabilità e reattività interfacciale di sistemi metallo-ceramico.Tecnologie di giunzione metallo- ceramico Risultati attesi nell’anno Valori teorici e sperimentali di tensione superficiale e segregazione dei sistemi Al-Ni, Au-Sn, In-Sn, Au-In per produzione di leghe intermetalliche ad alta prestazione; Metodi controllo stabilità emulsioni petrolifere con tensioattivi e nanoparticelle, di sistemi acqua in olio e olio in acqua con anfifilici ionici e nonionici, modelli e metodi sperimentali per reologia interfacciale e tensione sup.le dinamica.Modellizzazione, misure di bagnabilità e procedure di giunzione tra metalli del XI gruppo e boruro di zirconio Potenziale impiego • per processi produttivi

materiali avanzati; materiali per condizioni gravose; giunzioni metallo-ceramica; combustione; gassificazione

• per risposte a bisogni individuali e collettivi miglioramento delle efficienze di processi di combustione e gassificazione, riduzione dell’inquinamento

Materiali e Processi per l'Elettrochimica dell'Idrogeno

Temi

Tematiche di ricerca:

Si studieranno processi di idrurarzione di metalli e leghe, deposizione di materiali compositi, processi di evoluzione di gas, PEMFC capaci di operare ad alta temperatura, processi di degradazione dei catodi di PEMFC ad alta temperatura e trattamenti atti ad estenderne la durata. Proseguiranno le ricerche su elettrodi modificati con mono e multistrati polimerici organizzati per elettronica molecolare e gli studi su passività, elettrodissoluzione ed elettrodi nanostrutturati.

Stato dell'arte:

I metodi elettrochimici hanno grandi potenzialità per la produzione di idrogeno (elettrolisi dell�acqua), il suo accumulo sotto forma di idruri metallici e la sua reazione con ossigeno nelle celle a combustibile. La ricerca internazionale persegue attivamente lo sviluppo di nuovi materiali

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Page 27: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

elettrodici per ciascuno di questi processi, puntando ad ottimizzarne le proprietà catalitiche/cinetiche e la stabilità di prestazione.

Azioni

Attività in corso:

Si studiano la preparazione di elettrodi compositi, l�effetto di nucleazione, crescita e distacco di bolle di gas generate elettrochimicamente sull�efficienza di elettrolizzatori, l�intercalazione di idrogeno in metalli e leghe e l�uso di idruri in batterie, la preparazione di membrane e di elettrodi per celle a combustibile polimeriche. Si avvieranno lo studio di celle a combustibile polimeriche mediante EIS e lo studio della stabilità di catodi di PEMFC.

Azioni da svolgere e punti critici:

La preparazione di elettrodi compositi si è avvalsa fino al 2003 del lavoro di uno CTER che ha lasciato il CNR. La sua sostituzione è necessaria allo sviluppo della ricerca. L'avvio della ricerca sulla stabilità dei catodi di PEMFC dipenderà dall'approvazione da parte della UE dell'Integrated Project presentato.

Collaborazioni e committenti:

De Nora Tecnologie Elettrochimiche, Milano. CNRS - LISE, Parigi.

Finalità

Obiettivi:

Ci si propone di ottenere (a) materiali elettrodici per l�elettrolisi dell�acqua, (b) materiali catalitici per la produzione d�idrogeno e il reforming, (c) caratterizzazione di PEMFC mediante EIS, (d) catodi di PEMFC resistenti alla degradazione ossidativa (e) idruri metallici efficienti nell�accumulo d�idrogeno. A questo scopo verranno utilizzate e sviluppate le competenze elettrochimiche maturate dai ricercatori IENI nei loro studi su polimeri, idruri, ossidi e leghe metalliche.

Risultati attesi nell'anno:

La preparazione di ossidi compositi ed idruri metallici, da usare in elettrolizzatori e batterie rispettivamente, è già consolidata e potrà portare fin dall�anno 2005 ad ottenere nuovi materiali per la produzione e all�accumulo di idrogeno. La caratterizzazione di PEMFC mediante EIS, che verrà avviata nel 2005, porterà a una descrizione modellistica in 2-3 anni. Lo studio della corrosione dei catodi di PEMFC verrà avviata a fine 2005 e dovrà svilupparsi su 2-3 anni. Potenziale impiego • per processi produttivi

materiali per elettrodi; elettrolizzatori; dispositivi per la generazione e l'accumulo di energia. • per risposte a bisogni individuali e collettivi

migliori dispositivi PEMFC, immagazzinamento efficiente e sicuro di idrogeno

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Page 28: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Materiali e Processi per l'Energetica

Temi

Tematiche di ricerca:

L�attività è prevalentemente quella prevista nei programmi europei in corso e in preparazione, e attività che continuano e sviluppano ulteriormente programmi già approvati e finanziati (per es. da ASI) e poi interrotti o programmi di ricerca non finanziati da terzi. Potrà essere suddivisa in: WP1 Materiali per alte temperature, WP2 Combustione industriale, WP3 Combustione aerospaziale, WP4 Competenze e tecnologie.

Stato dell'arte:

La proposta si inquadra nel contesto europeo della competizione mondiale nei settori dei motori a turbina, a combustione interna e propulsori aerospaziali, con particolare riguardo alla situazione nazionale dei produttori di motori per generazione di energia elettrica, di propulsione aerospaziale e di trasporti in generale.

Azioni

Attività in corso:

L'attività in corso comprende: - 5 progetti cofinanziati dalla CE (IP IMPRESS, SOCRAX, NAMAMET, TMF STANDARD, COST538), uno STRP in preparazione (AMELIA) da presentare alla CE, un progetto nazionale in preparazione con AVIO SpA/SNECMA, tutti su materiali per elevate temperature in ambiente aggressivo; - 1 progetto in preparazione (COSMIC) da presentare all'ESA sulla combustione aeroaspaziale a solido e supersonica.

Azioni da svolgere e punti critici:

Certezza e continuità dei finanziamenti, possibilità di assunzione di personale.

Collaborazioni e committenti:

Più di 100 partner dei progetti europei, in parte citati nei singoli progetti, collaborazioni bilaterali con CAS-IMR Shenyang(Cina), NIMS e JAXA (Giappone),...

Finalità

Obiettivi:

Obiettivi: sintesi dei materiali e determinazione delle proprietà anche per la progettazione di componenti industriali; realizzazione degli apparati sperimentali e lo sviluppo delle diagnostiche. Competenze: la pluridecennale esperienza internazionale in questi settori consente di affrontare con competenza, adeguando alcune apparecchiature alle esigenze di tale attività, gli studi prefissi con alta probabilità di successo.

Risultati attesi nell'anno:

2005-2007: produzione e caratterizzazione di materiali innovativi metallici, intermetallici e ceramici; 2008-2009: produzione anche di componenti avanzati, e.g. paletta di turbina intermetallica. Studio dei: - fenomeni di miscelamento, evaporazione e combustione in spray pulsati e continui in combustori industriali; - miscelamento e della combustione in regime supersonico in sistemi propulsivi per velivoli ipersonici; - combustione di propellenti solidi per applicazioni spaziali. Potenziale impiego • per processi produttivi

Turbine a gas, Produzione energia, Trasporto aereo, Motori a combustione interna

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Page 29: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• per risposte a bisogni individuali e collettivi Maggiore efficienza e minor inquinamento nella produzione di energia elettrica, nei trasporti e nell’aerospaziale

Diagnostica Avanzata per Materiali Innovativi, Energetica e Ambiente

Temi

Tematiche di ricerca:

Sviluppo di bruciatori con la determinazione delle condizioni ottimali per la sintesi in fiamma di materiali nanostrutturati e loro caratterizzazione fotocatalitica e fotoelettrochimica. Studio dei processi di fotoelettrolisi. Studio di fiamme da combustibili fossili arricchiti con idrogeno e della combustione di idrogeno in microcombustori.

Stato dell'arte:

TiO2 nanofasico ed altri materiali innovativi sono proposti per le loro proprietà fotocatalitiche, fotoelettrochimiche e per la fotogenerazione di idrogeno dall'acqua. Le nanoparticelle possono essere sintetizzate efficacemente in fiamme. Si studiano materiali che presentino bande di assorbimento ottico nell'UV-VIS per la realizzazione di elettrodi con buona fotostabilità. L'idrogeno è utilizzato per migliorare la combustione di combustibili fossili studiata con diagnostiche avanzate.

Azioni

Attività in corso:

Si sviluppano diagnostiche si spettroscopia laser (Raman, LIF, LII) ed elettrostatiche innovative per lo studio dei fenomeni di combustione e il monitoraggio ambientale, si studiano i processi di sintesi di materiali nanofasici in fiamme e la loro caratterizzazione. Si studiano le proprietà fotoelettrochimiche dei semiconduttori e la crescita elettrochimica di depositi calcarei su materiali metallici immersi in acqua di mare.

Azioni da svolgere e punti critici:

Certezza e continuità dei finanziamenti, possibilità di assunzione di personale.

Collaborazioni e committenti:

A parte le collaborazioni con Istituti del CNR, ci prevedono collaborazioni scientifiche con i Politecnici di Milano e Torino, le Università di Milano e Torino, il Centro Ricerche FIAT, e CNRS-Orléans e l'Università di Heidelberg.

Finalità

Obiettivi:

Obiettivi: processi di sintesi in fiamma di materiali nanostrutturati, loro caratterizzazione ed uso per la produzione di idrogeno tramite fotoelettrolisi. Utilizzo dell'idrogeno in processi di combustione innovativa, miglioramento dell'efficienza di combustione e riduzione degli inquinanti. Competenze consolidate: strumentazione avanzata e tecniche diagnostiche di combustione, di caratterizzazione dei materiali e di fotoelettrochimica.

Risultati attesi nell'anno:

Messa a punto di un bruciatore ibrido e di alcune tecniche spettroscopiche e di prelievo per il controllo del processo di sintesi di nanoparticelle in fiamme; prove preliminari per la determinazione

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Page 30: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

delle condizioni di fiamma e la sintesi di nanoparticelle di titania con particolari caratteristiche funzionali; determinazione di una procedura per la realizzazione di elettrodi e realizzazione di un prototipo di cella fotoelettrolitica; messa a punto della tecnica 2C-LII per la determinazione del contenuto di fuliggine in fiamme ricche. Potenziale impiego • per processi produttivi

sintesi di nanoparticelle; combustione, proprietà fotocatalitiche; fotoelettrochimica; particolati • per risposte a bisogni individuali e collettivi

riduzione delle emissioni di particolato e di inquinanti da processi di combustione; efficiente produzione di idrogeno da energia solare

Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione dell'energia

Temi

Tematiche di ricerca:

WP1: Sintesi e caratterizzazione di materiali elettrodici ed elettrolitici per celle SOFC WP2: Sintesi, caratterizzazione chimico-fisica e modellizzazione funzionale di perovskiti e loro compositi WP3: Fabbricazione e processing di leghe per lo stoccaggio di idrogeno WP4:Sviluppo di competenze per la fabbricazione e la sinterizzazione di polveri submicrometriche a base metallica e/o ossidica WP5: Trasferimento di competenze e di tecnologia

Stato dell'arte:

La proposta si inserisce nel quadro dello studio dei processi di fabbricazione e caratterizzazione estesa per l'ottenimento di materiali per l'accumulo la produzione e la distribuzione dell'energia. Le attività sono condotte mediante il finanziamento da parte di CNR ed Enti ed industrie italiani ed internazionali. Alcune delle competenze sviluppate sono impiegate specificamente sul territorio per rispondere alle richieste di tecnologia e consulenza degli Enti locali e delle imprese.

Azioni

Attività in corso:

Sintesi e caratterizzazione di polveri e film di manganiti, cobaltiti, ceria-zirconia, ceria-gadolinia di ossidi ferroelettrici -Sviluppo di microcombustori -Sviluppo di film e nastri melt-spinned di Ni-Mn-Ga -Sviluppo di processi fusori di compositi in lega di alluminio. -Sviluppo di tessuti innovativi con fili sottili di leghe a memoria di forma - Materiali per il settore orafo/argentiero e trasferimento tecnologico -Sviluppo di un network di competenza per la neuroriabilitazione

Azioni da svolgere e punti critici:

Disponibilità di nuovo personale tecnico-scientifico e con competenze gestionali. Adeguamento della strumentazione. Disponibilità di dotazione ordinaria per rispondere alle richieste di co-finanziamento

Collaborazioni e committenti:

Dept. of Inorganic Chemistry, University of Stockholm, SveziaDept. of Materials Engineering, University of Davis, USA;Università di Milano Bicocca Dipartimento di Scienza dei Materiali;Università di Reggio Calabria;IRTEC CNR; ISMN CNR; ISC CNR; Institute of Magnetism (Ucraine); Università di Modena e Reggio Emilia; Industrial Research Ltd, Nuova Zelanda; Politecnico di Losanna

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Finalità

Obiettivi:

Sviluppo di metodologie di sintesi, caratterizzazione e processing di polveri metalliche ed ossidiche con particolare riferimento alla formatura di catalizzatori e materiale elettrodico per FC (medie e basse temperature) -Allargamento delle competenze nella metallurgia fisica e nella tecnologia di leghe metalliche funzionali, (leghe per lo stoccaggio di idrogeno, a memoria di forma, dispositivi funzionali) -Trasferimento tecnologico per leghe (bulk e film) di metalli preziosi

Risultati attesi nell'anno:

Fabbricazione, caratterizzazione chimico-fisica ed elettrica di manganiti, cobaltiti e gallati e titanati (polveri nanostrutturate, sinterizzati e film sottili) - Fabbricazione di leghe binarie e ternarie (nastri metallici, sinterizzati e dispositivi funzionali, monocristalli, substrati per superconduttori di II generazione) - trasferimento tecnologico ad imprese operanti nei settori biomedicale, orafo, trasporti, tessile e consolidamento dei rapporti con Enti Locali Potenziale impiego • per processi produttivi nuovi materiali; materiali per anodi; materiali per catodi; elettroliti; celle a combustibile SOFC a media temperatura • per risposte a bisogni individuali e collettivi Ottenimento di stack di celle a conbustibile SOFC a media temperatura ad alte prestazioni. Trasferimento tecnologico di know-how nelle leghe preziose, nei sistemi di sintesi di materiali via sol-gel e nei materiali ceramici ad aziende dei distretti produttivi regionali

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Preconsuntivo 2005 Diagnostica Avanzata per Materiali Innovativi, Energetica e Ambiente

Aggiornamento commento sui punti critici

Non sono ancora pervenuti i finanziamenti FIRB su cui gravavano due assegni di ricerca. C’è la possibilità di dover dirottare altri finanziamenti per non interrompere il lavoro effettuato dagli assegnisti.

Collaborazioni

Politecnici di Milano e Torino, Università di Milano e Torino, Centro Ricerche FIAT, CNRS-Orléans; l'Università di Heidelberg.

Commento su eventuali scostamenti

Permane una incertezza nei finanziamenti che assieme alla necessità di effettuare alcune riparazioni e modifiche alle apparecchiature sperimentali hanno fatto avanzare le attività di ricerca in modo discontinuo. Il progetto INTAS ha subito un notevole ritardo dovuto alla mancata realizzazione del generatore di ossigeno eccitato.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati conseguiti sono in linea con i risultati attesi per i vari progetti FIRB e FISR. I ritardi nella realizzazione delle scarica impulsata per lo studio di processi di combustione innovativi dovuti ai partner stranieri, hanno limitato l’attività del programma INTAS-03-51-4736 alla sola definizione della prove da effettuare. Le collaborazioni con il Politecnico sulle tematiche complementari alla commessa prosegue secondo quanto previsto. Superfici ed Interfasi nella Generazione di Energia

Aggiornamento commento sui punti critici

Si ribadiscono i punti già evidenziati nelle previsioni e come temuto, la mancata acquisizione di nuove unità di personale tecnico e scientifico e l’obsolescenza delle apparecchiature, ha ridotto la possibilità di acquisizione di contratti esterni. Inoltre la disponibilità di cofinanziamenti di progetti internazionali, sia reale sia in natura, da parte di IENI rappresenta un fattore critico per la finalizzazione dei progetti stessi.

Collaborazioni

Sono continuate tutte le collaborazioni già previste ed inoltre sono state attivate nuove collaborazioni con : Centro Ricerche Fiat, Università di Milano, Napoli e Udine, ISTEC-CNR, ENEA-Brasimone, Technion-Israele, Institute Francais du Pétrol (F), CNRS-CMRC-Marseille (F)

Commento su eventuali scostamenti

I risultati conseguiti nel corso del 2005 sono congrui a quelli attesi in fase di previsione e non si riscontrano scostamenti significativi.

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Page 33: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati conseguiti sono congrui con gli attesi senza significativi scostamenti. Lo studio della stabilità di emulsioni petrolifere attraverso l’impiego di tensioattivi, altri anfifilici e nanoparticelle è in corso. Si sono definite le condizioni operative per gli esperimenti FASES su sistemi modello acqua-in-olio e olio-in-acqua, sono proseguiti lo sviluppo e applicazione di nuovi modelli di reologia interfacciale e di metodi sperimentali di misura della tensione superficiale dinamica. Sono stati determinati i valori teorici predittivi e quelli sperimentali della tensione superficiale e della segregazione sup. dei sistemi, Au-Sn, In-Sn, Au-In e relativi ternari, utilizzati per produzione di leghe ad alta prestazione e della lega Al-Ni 50at% utilizzata per la produzione di catalizzatori Ni-Raney (celle a comb.)nell’ambito del progetto europeo IMPRESS ed è iniziato lo studio dell’influenza dell’ossigeno su questi sistemi. Inoltre la modellizzazione, le misure di bagnabilità e le procedure di giunzione applicate allo studio delle interazioni tra metalli del XI gruppo e boruro di zirconio hanno prodotto interessanti risultati per la produzione di schermi per camere a combustione Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione dell'energia

Aggiornamento commento sui punti critici

Le entrate previste sono state accertate in gran parte ma resta nodale il problema del reperimento e mantenimento di risorse umane qualificate. Per continuare ad assicurare il conseguimento di risultati di qualità, è necessario poter fare assegnamento su personale qualificato strutturato che garantisca la continuità della ricerca ed il trasferimento di competenze al personale precario. Si fa quindi sempre più pressante la necessità di rimpiazzare il personale che sta andando in pensione, possibilmente stabilizzando le unità di personale a contratto. La seconda tranche di dotazione ordinaria ha dato nuovo slancio alle attività esplorative intraprese durante l’anno nell’unità di Lecco, per cui è urgente la copertura di una posizione di collaboratore amministrativo. Pur non essendoci sensibili differenze tra le entrate previste e realizzate, la programmazione puntuale della spesa resta difficile perché né il committente pubblico né quello privato riescono a garantire il rispetto del planning di finanziamento. Poiché parte dei contratti in opera sono pluriennali, alcune entrate 2005 copriranno i costi previsti per lo svolgimento delle attività 2006 ed appariranno quindi come residui.

Collaborazioni

Università di Milano Bicocca Dipartimento di Scienza dei Materiali;Università di Reggio Calabria;Università di Genova, Dip.to di ing. Chimica e di Processo (prof. Paolo Nanni);IRTEC CNR; ISMN CNR; ISC CNR; Institute of Magnetism (Ucraine); Università di Modena e Reggio Emilia; Industrial Research Ltd, Nuova Zelanda; Politecnico di Losanna; Dept. of Inorganic Chemistry, University of Stockholm, Svezia; Dept. of Materials Engineering, University of Davis(USA) Le collaborazioni realizzate sono, di massima, quelle che si erano previste inizialmente. Il nuovo assetto organizzativo dell’ente, rivolto ad una meticolosa pianificazione delle attività previste e degli impegni assunti, ha richiesto un nuovo approccio alla collaborazione con la PMI dove i criteri temporali per la programmazione dell’attività rispondono a logiche molto diverse da quelle di un ente pubblico di ricerca.

Commento su eventuali scostamenti

WP1-2: parte dell’attività di sintesi di elettroliti a conduzione protonica (cerati) è stata rimandata all’ultimo quadrimestre conformemente al posticipo della data d’inizio del progetto FISR per cui era prevista. WP3: lo sviluppo di competenze nell’ambito della sintesi di polveri metalliche

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

submicrometriche è stato rimandato al 2006 a causa delle dimissioni di un’unità di personale a contratto che sarà repristinata nel 2006.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

WP1-3: coerentemente con quanto previsto, sono stati depositati e caratterizzati film di elettrolita per IT SOFC e catalizzatori anodici compositi nanostrutturati per SOFC e catodi compositi YSZ - (La,Sr)MnO3; sintesi di particelle nanometriche del conduttore protonico (Ba,Y)ZrO3 e loro densificazione mediante SPS in ceramici densi (grani intorno a 300 nm) WP4:In linea con le previsioni si è proceduto alla sintesi di leghe ad elevato rate di stoccaggio a base TiCrMnV . WP5: secondo quanto preventivato, il trasferimento di competenze e tecnologia è stato compiuto verso settori produttivi(orafo, meccanico, biomedicale) caratterizzati da forte presenza sul territorio regionale veneto, lombardo e ligure, spesso in collaborazione con le relative istituzioni (CCIAA, Aziende Speciali). Modulo ET.P03.001.002: sono state svolte azioni preliminari per la realizzazione di elettrodi supportanti, mediante colaggio su nastro, e di paste serigrafiche per la deposizione, mediante tecnica serigrafica, di film spessi di elettrolita ed elettrodi attivi Materiali e Processi per l'Energetica

Aggiornamento commento sui punti critici

Oltre alla incertezza e la discontinuità dei finanziamenti, e l’impossibilità di assumere e trattenere personale valido, già menzionate nel piano per il 2005, si sono aggiunti ritardi di produzione e trattamenti, e quindi consegne dei materiali da parte dei partner dei progetti IMPRESS e COST538, che si spera saranno assorbibili dopo il loro arrivo in IENI.

Collaborazioni

Le collaborazioni con più di 100 partner continuano essenzialmente come previsto con pochi partner ritiratisi dai progetti europei ed altri che li hanno sostituiti, senza che ciò abbia causato intoppi nello svolgimento dei programmi.

Commento su eventuali scostamenti

Ritardi di consegna materiale da parte dei partner: IMPRESS – L’inizio di caratterizzazione meccanica del intermetallico TiAlNb sta slittando per > 3 mesi per i campioni più piccoli (creep e propagazionbe di cricca) e si prevedono ritardi più consistenti per i campioni di diametro maggiore (fatica oligociclica). COST538 – Il ritardo di consegna dei campioni monocristallo ha già superato 6 mesi; procede comunque il lavoro sul materiale microfuso convenzionale arrivato secondo previsioni. AVIO – Buona probabilità che la preparazione del contratto “Sviluppo di modelli di lifing per camere di combustione” – per cui è già stata richiesta la delega - si concluda con firma entro novembre 2005.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati conseguiti coincidono con i risultati attesi per i progetti europei in corso SOCRAX, NAMAMET e TMF-STANDARD, per la continuazione degli studi iniziati nel progetto europeo PICE terminato nel 2003 e nei progetti ASI per i quali i finanziamenti sono stati interrotti nel 2004, e nella collaborazione con POLIMI. I ritardi di consegna materiale da parte dei partner hanno invece causato lo slittamento dei piani di lavoro dei progetti europei IMPRESS e COST538. AVIO – Il ritardo della firma del contratto “Sviluppo di modelli di lifing per camere di combustione” ha comportato comunque un impegno per l’acquisizione, comprese le interazioni con SNECMA.

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Page 35: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Materiali e Processi per l'Elettrochimica dell'Idrogeno

Aggiornamento commento sui punti critici

Si era indicato come punto critico il ripristino di un’unità di personale (CTER) addetto alla ricerca sui materiali compositi. In mancanza di assunzioni, al fine mantenere attiva, almeno provvisoriamente, questa ricerca, si prevede di bandire un assegno di ricerca, utilizzando principalmente fondi ricevuti al termine di un contratto attivo.

Collaborazioni

Oltre alle collaborazioni indicate in fase di programmazione, si è utilmente interagito con: -Department of pure and applied chemistry, Starthclyde University, Glasgow, UK -Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für Nanotechnologie, Karlsruhe, Germania

Commento su eventuali scostamenti

L’attivazione di una ricerca sulla protezione anti-corrosione di catodi per PEMFC prevista per fine 2005, dovrà essere ritardata o annullata perché il Progetto Integrato sottoposto all’Unione Europea, quantunque giudicato molto positivamente (valutazione di 26/30, con 5/5 per l’eccellenza tecnico-scientifica) è stato classificato primo della lista di riserva e sarà dunque finanziato solo se la negoziazione di uno o più dei progetti prescelti non avrà esito favorevole.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

In linea con quanto programmato, l’attività è stata la seguente. La ricerca su elettrodi compositi è stata focalizzata sulla produzione mediante codeposizione di materiali a bagnabilità controllata e sullo studio, tramite tecniche ottiche e di rumore elettrochimico, dello sviluppo d’idrogeno su questi materiali. Un articolo scientifico è in fase di scrittura. Nell’ambito di un contratto con De Nora Tecnologie Elettrochimiche si è misurata l’impedenza elettrochimica di PEMFC di diversa natura, operanti a bassa ed alta temperatura, e si è svolta un’analisi dei modelli di elettrodi porosi ed elettrodi a diffusione di gas. Tale indagine ha portato alla pubblicazione di un articolo sulla teoria degli elettrodi porosi ed all’avvio di indagini sperimentali su elettrodi porosi ottenuti per elettrodissoluzione di leghe Au-Ag. La ricerca su idruri metallici ha avuto per oggetto leghe di Ti-Ni, Ti-Fe, e Zr-Ni, modificate mediante ball-milling. Un articolo è in stampa. Sono proseguite le ricerche su elettrodi modificati con mono- e multistrati polimerici per elettronica molecolare, passività, elettrodissoluzione ed elettrodi nanostrutturati. Quattro articoli sono in stampa.

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Page 36: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2006:

Diagnostica Avanzata per Materiali Innovativi, Energetica e Ambiente

Dati generali Progetto: Idrogeno: produzione, trasporto, distribuzione e utilizzo Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Sede principale svolgimento: Sezione di Milano Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: GIORGIO ZIZAK Elenco dei partecipanti liv. Angella Giuliano III Benecchi Sergio IV Benedetti Alessandro III Benedetti Gabriella IV Bianchessi Angelo IV Carretta Ubaldo II Cignoli Francesco III Ciotti Cesare II Consani Ivo Roberto V

liv.Dalla Spezia Giampaolo IV De Iuliis Silvana III Donadoni Francesco VII Ferretti Domenica III Guarnieri Claudio IV La Torre Giovannina VII Lupinc Valentino I Maffi Silvia Fiorina III Mariani Eros VI

liv.Molena Raffaella III Mura Gianpiero IV Rondelli Gianni II Tirloni Anna Maria VI Turisini Giovanni Pietro IV Zecchini Carla III Zizak Giorgio I Zucchetti Giuseppe VI

Temi

Tematiche di ricerca Sviluppo di bruciatori con la determinazione delle condizioni ottimali per la sintesi in fiamma di materiali nanostrutturati e loro caratterizzazione fotocatalitica e fotoelettrochimica. Studio dei processi di fotoelettrolisi. Studio di fiamme da combustibili fossili arricchiti con idrogeno e della combustione di idrogeno in microcombustori.

Stato dell'arte TiO2 nanofasico ed altri materiali innovativi sono proposti per le loro proprietà fotocatalitiche, fotoelettrochimiche e per la fotogenerazione di idrogeno dall'acqua. Le nanoparticelle possono essere sintetizzate efficacemente in fiamme. Si studiano materiali che presentino bande di assorbimento ottico nell'UV-VIS per la realizzazione di elettrodi con buona fotostabilità. L'idrogeno è utilizzato per migliorare la combustione di combustibili fossili studiata con diagnostiche avanzate.

Azioni

Attività da svolgere Nella linea della produzione di idrogeno da fotoelettrolisi dell’acqua si caratterizzeranno alcune fiamme ibride per la sintesi di nanopolveri di TiO2 correlando le condizione di fiamma con la morfologia e le proprietà fotocatalitiche della nanopolveri (contratto FIRB). Si realizzerà una cella fotoelettrochimica e gli elettrodi. Si inizierà a sintetizzare nanoparticelle di composizione differente. In un progetto INTAS si inizierà l’attività riguardante un processo al plasma per il cracking del metano e la produzione di idrogeno senza emissione di CO2. Nella linea dei processi innovativi di combustione, in collaborazione con istituti del CNRS, si svilupperanno ed applicheranno tecniche diagnostiche avanzate per lo studio della combustione di idrogeno e sue miscele (contratto FIRB) e della combustione assistita da scariche e campi magnetici. Si inizierà anche lo studio della

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

combustione catalitica in microcombustori (contratto FISR). Continueranno, fino al completamento, alcuni programmi pregressi riguardanti i fenomeni elettrochimici di formazione di depositi calcarei in acqua di mare e la combustione di propellenti additivati con nanoparticelle (contratto ASI).

Punti critici e azioni da svolgere Tutte le numerose attività previste fanno parte di contratti ed impegni assunti e quindi sono legate alla sicurezza dei finanziamenti per l’acquisto di strumentazione e la continuazione di due assegni di ricerca. Da un punto scientifico la linea riguardante la fotoelettrolisi dell’acqua è innovativa nel panorama internazionale e soprattutto italiano. Si fa grande affidamento sullo sviluppo di un bruciatore per la produzione di nanoparticelle. Il bruciatore già realizzato dovrà essere modificato per garantire una più efficace produzione delle nanopolveri. Gli studi di fotoelettrochimica necessitano di un supporto strumentale da acquisire e sono quindi legati all’arrivo dei finanziamenti. La linea più tradizionale riguardante la combustione si basa su strumentazione in buona parte presente nel laboratorio. I dati sperimentali dovranno però essere confrontati con studi effettuati da altri partner. Altre attività di ricerca sono solo all’inizio e dipendono criticamente dagli input strumentali provenienti dalle diverse collaborazioni in atto. In particolare scariche elettriche e campi magnetici dagli istituti del CNRS e un microcombustore catalitico dal Centro Ricerche FIAT.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine

Collaborazioni (partner e committenti) A parte le collaborazioni con Istituti del CNR, ci prevedono collaborazioni scientifiche con i Politecnici di Milano e Torino, le Università di Milano e Torino, il Centro Ricerche FIAT, e CNRS-Orléans e l'Università di Heidelberg.

Finalità

Obiettivi Obiettivi: processi di sintesi in fiamma di materiali nanostrutturati, loro caratterizzazione ed uso per la produzione di idrogeno tramite fotoelettrolisi. Utilizzo dell'idrogeno in processi di combustione innovativa, miglioramento dell'efficienza di combustione e riduzione degli inquinanti. Competenze consolidate: strumentazione avanzata e tecniche diagnostiche di combustione, di caratterizzazione dei materiali e di fotoelettrochimica.

Risultati attesi nell'anno Per il 2006 dovrà essere operativo in modo efficace tutto il sistema (bruciatore ibrido e relativo sistema di raccolta) per la produzione di nanopolveri di varia composizione. Dovrà anche essere messa in opera tutta la catena sperimentale per la caratterizzazione delle proprietà fotocatalitiche dei materiali prodotti (cella fotoelettrochimica e la relativa strumentazione). Si prevede anche la realizzazione di un prototipo per la verifica del processo di fotoelettrolisi dell’acqua. Si attendono risultati sperimentali riguardanti l’influenza dell’addizione di idrogeno a combustibili fossili sulla formazione di particolato carbonioso in fiamme ricche e le modifiche alla struttura di fiamma dovute a campi elettrici e magnetici. Nell’anno dovrebbe anche essere funzionante una apparecchiatura sperimentale per la verifica dell’attività catalitica di catalizzatori realizzati in microcombustori.

Potenziale impiego - per processi produttivi sintesi di nanoparticelle; combustione, proprietà fotocatalitiche; fotoelettrochimica; particolati

- per risposte a bisogni individuali e collettivi

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

riduzione delle emissioni di particolato e di inquinanti da processi di combustione; efficiente produzione di idrogeno da energia solare

Moduli

Modulo: Diagnostica Avanzata per Materiali Innovativi, Energetica e Ambiente Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sezione di Milano

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9868 565 52 398 1883 81 698 184 N.D. 2148

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

10 18 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 2 0 0 0 0 0 2

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 0 2 2 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione dell'energia

Dati generali Progetto: Generazione distribuita di energia Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: MONICA FABRIZIO Elenco dei partecipanti liv. Aldrovandi Sergio IV Barison Simona III Bassani Enrico VI Battagliarin Marino III

liv.Doubova Lioudmila III Fabrizio Monica II Favarato Bruno VI Galassi Carmen III

liv.Pini Marco VI Ragazzo Ruggero VI Repetto Fabio V Roncari Edoardo II

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Page 39: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Besseghini Stefano III Capiani Claudio VI Carbone Carla IV Carcano Giordano VI Cardiello Angelo Carmelo VII Chiodelli Gaetano II Collodel Tiziana VI Crespi Caramella Vera II Daolio Sergio I

Grementieri Giovanna VIIIMainetti Pio VII Mascheroni Lorenza Maria III Monteverde Frederic Tullio IV Pagura Cesare I Parpaiola Elena VII Passaretti Francesca III Piancastelli Andreana V Pinasco Paola VI

Savelli Fiorella VIIISieni Marisa IV Speziali Margherita III Tomasi Corrado V Tomat Renato II Tuissi Ausonio III Villa Elena III Zacchettin Anna Gioia IV

Temi

Tematiche di ricerca WP1: Sintesi e caratterizzazione di materiali elettrodici ed elettrolitici per celle SOFC WP2: Sintesi, caratterizzazione chimico- fisica e modellizzazione funzionale di perovskiti e loro compositi WP3: Fabbricazione e processing di leghe per lo stoccaggio di idrogeno WP4:Sviluppo di competenze per la fabbricazione e la sinterizzazione di polveri submicrometriche a base metallica e/o ossidica WP5: Trasferimento di competenze e di tecnologia

Stato dell'arte La proposta si inserisce nel quadro dello studio dei processi di fabbricazione e caratterizzazione estesa per l'ottenimento di materiali per l'accumulo la produzione e la distribuzione dell'energia. Le attività sono condotte mediante il finanziamento da parte di CNR ed Enti ed industrie italiani ed internazionali. Alcune delle competenze sviluppate sono impiegate specificamente sul territorio per rispondere alle richieste di tecnologia e consulenza degli Enti locali e delle imprese.

Azioni

Attività da svolgere Sintesi e caratterizzazione di polveri di conduttori protonici perovskitici a base BaCeO3 drogato Y2O3 e di elettroliti a base di CeO2 stabilizzato Gd2O3 e di compositi perowskitici per l’impiego come catalizzatori in celle SOFC per reforming di propano. Sviluppo di membrane polimeriche con conducibilità protonica elevata a T>100°C e bassa RH%. Formulazioni per tape casting di NiO+CeO2 e NiO+(CeGd)O2 e di paste serigrafiche per elettrolita a base di BaYxCe1-xO3 e a base (Ce,Gd) O2 o (Ce,Sc)O2 e caratterizzazione chimico-fisica dei manufatti. Realizzazione di un PVD dedicato. Realizzazione di superconduttori a base MgB2 e sintesi di Mg2B25. Studio di solidificazione di compositi a matrice metallica. Realizzazione di prototipi impieganti materiali a memoria di forma (settore meccanico/biomedico). Preparazione e caratterizzazione di leghe termoelettriche nanostrutturate. Studio di produzione e deformazione plastica in leghe preziose a memoria di forma. Realizzazione di film ferromagnetici a memoria di forma e di policristallini per massimizzare il potere magnetocalorico. Trasferimento della conoscenza ai distretti industriali orafo e argentiero

Punti critici e azioni da svolgere Materiali per SOFC: allestimento in sicurezza degli spazi e formazione specifica del personale dedicato alla strumentazione PVD. La scelta di incrementare il patrimonio strumentale dell’Istituto con questa metodologia è stata dettata dalla versatilità del prototipo a doppia camera che permetterà di depositare multistrato conduttore-isolante e di co-depositare leghe metalliche su substrati di varia natura in un ampio range di dimensioni superficiali (1-10 cm2). Progettazione e realizzazione di apparati per misure elettrochimiche e per il condizionamento dei campioni in opportune condizioni di lavoro (alta e media temperatura, vuoto, flusso di gas inerti ed a contenuto variabile di ossigeno e di umidità relativa) Adeguamento della struttura per lo stoccaggio, il trattamento e lo smaltimento di polveri di NiO. Materiali metallici: Mantenimento di elevata purezza nel NiTi prodotto, tecnologie per

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

la trafilatura di filo, Sperimentazione della induzione magnetica per la rifusione di compositi d’alluminio e sviluppo di geometrie di colata opportune, identificazione della matrice parametri di processo/proprietà nello studio di una nuova lega preziosa a memoria di forma.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Caratterizzazione elettrica di elettrodi, elettroliti, semicelle per disposistivi SOFC. Sintesi e caratterizzazione di ossidi, metodi sintetici basati su sol-gel, deposito di film mediante sol gel e per via elettrochimica e magnetron sputtering, metallurgia di leghe preziose e di leghe a memoria di forma, leghe binarie e ternarie (per nastri metallici, dispositivi funzionali, substrati per superconduttori di II generazione). Caratterizzazione mediante SIMS, ICP-MS, SEM, TEM, AFM, XRD, XPS, BET, Impedenza elettrochimica, microscopia ottica, analisi di angolo di contatto, calorimetria differenziale, rugosimetria e profilometria 2D e 3D. Tecniche fusorie a plasma, a fascio elettronico, a induzione, ad arco. Prove su materiali con macchina a temperatura controllata.

Collaborazioni (partner e committenti) Università di Milano Bicocca Dipartimento di Scienza dei Materiali;Università di Reggio Calabria;Università di Genova, Dip.to di ing. Chimica e di Processo (prof. Paolo Nanni);IRTEC CNR; ISMN CNR; ISC CNR; Institute of Magnetism (Ucraine); Università di Modena e Reggio Emilia; Industrial Research Ltd, Nuova Zelanda; Politecnico di Losanna; Dept. of Inorganic Chemistry, University of Stockholm, Svezia; Dept. of Materials Engineering, University of Davis(USA)

Finalità

Obiettivi Sviluppo di metodologie di sintesi, caratterizzazione e processing di polveri metalliche ed ossidiche con particolare riferimento alla formatura di catalizzatori e materiale elettrodico per FC (medie e basse temperature) -Allargamento delle competenze nella metallurgia fisica e nella tecnologia di leghe metalliche funzionali, (leghe per lo stoccaggio di idrogeno, a memoria di forma, dispositivi funzionali) -Trasferimento tecnologico per leghe (bulk e film) di metalli preziosi

Risultati attesi nell'anno Sintesi e caratterizzazione estesa di 3 batch di BaYxCe1-xO3 di 100 g ciascuno - Deposizione di film di leghe di Ag a basso tasso di annerimento - Formatura di semicelle SOFC ad anodo ed elettrolita supportante (elettrolita anionico, prototonico) 5x5 cm - Sintesi di membrane polimeriche con conducibilità protonica elevata a T>100°C e bassa RH% - Messa in opera di un prototipo PVD magnetron sputtering a doppia camera -Impianto sperimentale per trafilatura di fili sottili di NiTi e realizzazione di un prototipo di filo di NiTi a memoria di forma di diametro inferiore a 50 microns. -Campioni di leghe di materiali termoelettrici ottenuti con processi di deformazione plastica estrema e con migliorato fattore di merito. -Prototipi di protesi funzionalizzate impieganti leghe a memoria di forma -Campioni di materiale superconduttore a base MgB2 con proprietà ottimizzate. Protocollo di processo per la loro realizzazione. -Campioni di leghe preziose a memoria di forma e di leghe auree colorate ottenute mediante macinazione e sinterizzazione -Campioni ferromagnetici a memoria di forma (NiMnGa). - Pubblicazioni su riviste internazionali e partecipazioni a congresso

Potenziale impiego - per processi produttivi nuovi materiali; materiali per anodi; materiali per catodi; elettroliti; celle a combustibile SOFC a media temperatura

- per risposte a bisogni individuali e collettivi

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Materiali per dispositivi IT-SOFC . Trasferimento tecnologico di know-how nelle leghe preziose, nei sistemi di sintesi di materiali via sol-gel e nei materiali ceramici ad aziende dei distretti produttivi regionali

Moduli

Modulo: Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione dell'energia

Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sezione di Pavia Modulo: Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione

dell'energia c/o ISTEC Istituto esecutore: Istituto di di scienza e tecnologia dei materiali ceramici Luogo di svolgimento attività: Sezione di Pavia Modulo: Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione

dell'energia c/o Lecco Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sezione di Pavia Modulo: Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione

dell'energia c/o Pavia Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sezione di Pavia

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+91244 750 750 86 2830 257 1757 273 N.D. 3360

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

14 26 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

0 0 0 8 0 0 0 1 0 9

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

3 7 12 22 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

37

Page 42: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Superfici ed Interfasi nella Generazione di Energia

Dati generali Progetto: Generazione pulita di energia da combustibili fossili Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Sede principale svolgimento: Sezione di Genova Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: ENRICA RICCI Elenco dei partecipanti liv. Avanzini Piergiulio I Battilana Giorgio III Bottino Carlo IV Costigliolo Marcella VII

liv.Liggieri Libero III Marantonio Gioia IV Minisini Roberto VI Muolo Maria Luigia III

liv.Novakovic Rada III Passerone Alberto I Ricci Enrica III Simonini Italo VI

Temi

Tematiche di ricerca La commessa è suddivisa in Work Packages: WP1: Interfacce liquide e stabilità di emulsioni petrolifere WP2: Adsorbimento e reologia di superficie WP3: Proprietà di superficie e di interfaccia di sistemi metallici di riferimento e commerciali WP4: Modelling di proprietà termofisiche superficiali e di trasporto di sistemi metallici liquidi. WP5:Progettazione e caratterizzazione d'interfacce metallo-ceramico e tecnologie di giunzione WP6: Laboratorio di Tensiometria Superficiale.

Stato dell'arte La Commessa trova la principale collocazione nel progetto “GENERAZIONE PULITA DI ENERGIA DA COMBUSTIBILI FOSSILI” e i suoi obiettivi sono individuabili in: A) Caratterizzazione di leghe intermetalliche ad alte prestazioni per applicazioni a sistemi di combustione a combustibili fossili a minimo impatto ambientale e studio di tecniche di protezione con impiego di strutture metallo-ceramiche, con riferimento al miglioramento di componenti che ospitano processi di combustione o gassificazione avanzati di combustibili fossili che minimizzino l’impatto ambientale. B)Studi propedeutici alla beneficiazione e preparazione dei combustibili mediante emulsioni utilizzanti tensioattivi per sistemi di combustione e massificazione a combustibile fossile; con riferimento alla beneficiazione ed alla preparazione di miscele di combustibile in sistemi avanzati a basso impatto ambientale. Caratteristica comune è la progettazione e caratterizzazione chimico- fisica di materiali e sistemi di materiali eterogenei per natura e fase applicabili a diversi processi e prodotti energetici, con particolare riferimento agli aspetti di superficie ed interfacciali.

Azioni

Attività da svolgere Continuerà la la caratterizzazione delle proprietà termofisiche di leghe intermetal. appartenenti ai sistemi Ti-Al-X e Ni-Al-X da impiegarsi per l’ottimizzazione dei materiali per turbine a gas e proseguirà la modellizzazione dell’interazione lega liquida/atmosfera per definire i parametri di ossidazione durante il processo di solidif. (IMPRESS).Verrà concluso lo studio sperimentale/ teorico delle leghe Cu-Sn-X per la definizione dei valori da utilizzare per la sperimentazione in microgravità e per il confronto con i valori misurati su leghe commerciali (Thermolab). Per le ricerche sui sistemi metallo-ceramico, obiettivo principale sarà la modellizzazione dei meccanismi che controllano la fabbricazione e le proprietà delle giunzioni metallo- ceramico e ceramico-ceramico. In particolare sarà approfondito lo studio degli effetti degli elementi di lega sulle proprietà interfacciali, sulla

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Page 43: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

microstruttura interfacciale e sulla cinetica del processo di giunzione ai fini della progettazione di materiali multifasici avanzati e di nuove procedure di giunzione metallo-ceramico operanti ad alta temperatura sia per la produzione di elettrodi speciali (FISR) sia per utensili da taglio (DIAMANT).

Punti critici e azioni da svolgere Per la piena realizzazione degli obiettivi previsti dalla commessa è necessario incrementare le unità di personale sia tecnico, al fine di assicurare l’efficienza e la manutenzione delle apparecchiature e dei laboratori in generale, sia scientifico: di ruolo per assicurare la continuità delle competenze acquisite nonché una più adeguata ripartizione delle risorse umane e a tempo determinato per ottemperare alle scadenze relative al perseguimento e ottenimento degli obiettivi previsti dai contratti di ricerca. Oltre alle risorse umane sono necessari forti investimenti per l’incremento della dotazione dei laboratori con apparecchiature di nuova generazione in grado di soddisfare al meglio le richieste di accuratezza dati e per l’adeguamento delle apparecchiature esistenti. Per questo motivo sarebbe necessaria l’acquisizione di nuovi contratti esterni di una certa entità perseguibile solo attraverso un’azione congiunta ad altre entità e alla disponibilità di finanziamenti CNR accentrati (per co-finanziamento).

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Misure e modelli su reologia interfacciale di tensioattivi e sistemi tensioattivo/nanoparticelle. Caratterizzazione della stabilità di emulsioni. Caratterizzazione di interazioni solido-liquido in presenza di tensiottivi. Metodi di coating superidrofobico di superfici solide. Misure di proprietà termofisiche di sistemi metallici ad alte prestazioni Determinazione del grado di ossidazione superficiale di sistemi metallici Modellizzazione del trasporto di gas reattivi all’interfaccia leghe liquide/atmosfera Modellizzazione termodinamica delle proprietà di superficie e bulk di sistemi metallici Sviluppo apparecchiature sperimentali per la Stazione Spaziale Internazionale Modellizzazione, misure di bagnabilità e reattività interfacciale Tecniche e metodologie per la determinazione delle proprietà di superficie ed interfaccia ad alte temperature

Collaborazioni (partner e committenti) Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ; l'Agenzia Spaziale Europea (ESA); ENI Tecnolgie, Galileo Avionica, Alenia Spazio, Wieland, Doncaster, Università di Genova, Politecnico di Torino, Max-Planck-Inst. per i Colloidi e le Interfacce (Potsdam-Golm), Univ. di Marsiglia-Aix, Univ. Nizza, UTC-Compiegne, Universita di Firenze, University of Ulm(D), NPL;Imp.College,London(UK), KTH Stoccolma(S) Ecole Politecnique Marseille (F), Department of Materials Leeds (UK),Dipart. Chimica de La Sapienza

Finalità

Obiettivi Modellizzazione stabilità di emulsioni petrolifere con tensioattivi e nanoparticelle, modelli e metodi sperimentali per reologia interfacciale e tensione superficiale dinamica. Misure statiche e dinamiche, modellizzazione termodinamica e calcolo delle tensioni superficiali di sistemi metallici: previsione degli effetti dell'ossigeno. Previsione, modellizzazione e misura di bagnabilità e reattività interfacciale di sistemi metallo-ceramico.Tecnologie di giunzione metallo-ceramico

Risultati attesi nell'anno Lo studio di leghe per turbine a gas porterà alla definizione dei valori di tensione superficiale di riferimento del sistema Al-Ni, e a un modello in grado di prevedere le sue condizioni di ossid./deossid. e alcuni risultati preliminari per la lega Ti-Al-Nb. La modellizzazione termodinamica (CFM) applicata al Cu-Sn permetterà la validazione dei dati sperimentali per un quadro completo delle proprietà termofisiche in funzione della composizione e della temperatura del sistema Cu-Sn-X. Ci si attende una prima formulazione del modello del trasporto di ossigeno all’interfaccia metallo

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Page 44: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

liquido/atmosfera per le leghe binarie. Nell’ambito del progetto FISR ( sviluppo di microcombustori per la trasformazione diretta di energia chimica in energia elettrica) si progetterà la composizione delle leghe di apporto in funzione delle loro caratteristiche di bagnabilità verso le fasi ceramico e/o metallo e i parametri di controllo dei processi di giunzione elettrodo/matrice. Si valuterà poi la formazione di nuove fasi in relazione all’affidabilità dei giunti ottenuti. Si otterranno dati sugli elementi attivi all’interfaccia.

Potenziale impiego - per processi produttivi Formulazione di emulsioni e schiume per i processi petroliferi Coating superidrofobici Interazione di particolato con interfacce liquide Caratterizzazione di leghe per produzione di turbine Caratterizzazione di polveri di intermetallici per applicazioni catalitiche Formulazione di leghe per saldatura Formulazione di leghe per brasatura tra metalli e ceramici refrattari per protezioni termiche e ambienti aggressivi

- per risposte a bisogni individuali e collettivi miglioramento di componenti che ospitano processi di combustione o gassificazione avanzati di combustibili fossili che minimizzino l’impatto ambientale.

Moduli

Modulo: Superfici ed Interfasi nella Generazione di Energia Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sezione di Genova

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9351 126 100 0 577 143 369 68 N.D. 788

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

5 7 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 4 0 1 0 0 0 5

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 2 2 5 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

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Page 45: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Materiali e Processi per l'Energetica

Dati generali Progetto: Generazione pulita di energia da combustibili fossili Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Sede principale svolgimento: Sezione di Milano Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: VALENTINO LUPINC Elenco dei partecipanti liv. Benecchi Sergio IV Benedetti Gabriella IV Boccazzi Arnaldo II Brunello Gianni IV Carlevaro Roberto II Ciotti Cesare II Consani Ivo Roberto V Daminelli Giambattista IV Donadoni Francesco VII

liv.Donde' Roberto III Ferretti Domenica III Giuliani Pietro IV Grossi Luigi VII La Torre Giovannina VII Lupinc Valentino I Maldini Maurizio III Marchionni Massimo II Mariani Eros VI

liv.Mura Gianpiero IV Onofrio Giovanni III Ranucci Tullio V Riva Giulio III Signorelli Enrico V Tirloni Anna Maria VI Zanotti Claudio II Zecchini Carla III Zucchetti Giuseppe VI

Temi

Tematiche di ricerca L’attività è prevalentemente quella dei programmi e progetti in corso e in preparazione (progetti europei e quelli dei committenti industriali nazionali come AVIO e ANSALDO ENERGIA), e attività che continuano e sviluppano ulteriormente programmi già approvati e finanziati e poi interrotti (per es. da ASI) o programmi di ricerca non finanziati da terzi (Azione COST538 della CE. La commessa potrebbe essere successivamente suddivisa in più moduli: M1 Materiali per alte temperature, M2 Combustione industriale, M3 Combustione aerospaziale, M4 Competenze e tecnologie.

Stato dell'arte L’attività si inquadra nel contesto europeo della competizione mondiale nei settori dei motori a turbina, a combustione interna e propulsori aerospaziali, con particolare riguardo alla situazione nazionale dei produttori di motori per generazione di energia elettrica (ANSALDO ENERGIA, fortemente motivata a progettazione autonoma di turbine a gas per produzione di energia elettrica dopo la recente cessazione del vincolo di produzione su licenza Siemens), di propulsione aerospaziale (AVIO, con investimenti in progettazione di componenti per turbine a gas, per es. il combustore del motore SaM146 da costruire con SNECMA per un velivolo russo Sukhoi per trasporto regionale) e di trasporti in generale (CRF, AVIO).

Azioni

Attività da svolgere SOCRAX – Studio del comportamento propagazione cricche in superlega monocristallo per pale turbina. NAMAMET - Studi preliminari di ottimizzazione del cannone gasdinamico per densificazione polveri nanometriche ceramiche e intermetalliche; studio sintesi NiTi poroso. IMPRESS – Studio modelli di proprietà meccaniche e microstruttura su materiali a bassa tenacità a base TiAl. COST538 – Prove di scorrimento di superleghe microfuse e monocristallo. AVIO – Allestimento tecnologia prove meccaniche a caldo per provini piatti e sviluppo di modelli di “lifing” per camere di combustione per turbine. Collaborazione con POLIMI - Studi termodinamica e fluidodinamica di miscele bifasi (liquido - aeriforme) nei sistemi termogravimetrici. PICE – Continua

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Page 46: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

analisi sperimentale di fenomeni termofluidodinamici spray per motori autotrazione (atomizzazione, interazione spray con gas e pareti); ASI – Continua studio della sintesi per combustione in microgravità e studio della combustione pilotata per micromotore pulsato a propellente solido.

Punti critici e azioni da svolgere L’incertezza e la discontinuità dei finanziamenti, in particolare l’interruzione dei finanziamenti ASI, e le difficoltà di assumere e trattenere personale valido, già menzionate nel piano per il 2005, continuano a condizionare fortemente la programmazione e l’attività. A queste difficoltà strutturali si sono aggiunti i seguenti contrattempi di minor rilevanza: ritardi di produzione e trattamenti, e quindi consegne dei materiali da parte dei partner dei progetti IMPRESS e COST538, che si spera, se i ritardi non continueranno ad aumentare, saranno assorbibili dopo l’arrivo dei materiali in IENI. Si confida che arrivi la delega per la firma del contratto AVIO, già firmato dal committente. Su suggerimento del CO del DET verrà esaminata l’opportunità di scorporare l’attività relativa alle tecnologie propulsive aerospaziali, in quanto non inquadrabile nel progetto anche se ritenuta di rilevante interesse potenziale per il dipartimento, in attesa di definirne una eventuale differente allocazione.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine La pluridecennale esperienza internazionale in questi settori consente di affrontare con competenza, adeguando alcune apparecchiature alle esigenze di tale attività, gli studi prefissi con alta probabilità di successo. Tecnologie e tecniche d’indagine: prove meccaniche a caldo (creep, fatica, fatica termomeccanica), microscopia elettronica per trasmissione, tunnel ipersonico pulsato, acceleratore a gas leggero, modulo di volo per sperimentazione in microgravità, tecniche ottiche (anemometria Laser Doppler, Phase Doppler Analisys, visualizzazioni Schlieren, pirometria e spettroscopia), misure termodinamiche in fenomeni transitori, razionalizzazione dell'uso dell'energia nei processi industriali.

Collaborazioni (partner e committenti) Più di 100 partner dei progetti europei (committenti CE ed ESA), in parte citati nei singoli progetti, fra cui Rolls Royce, ALSTOM, Imperial College, UNI Cambridge, ESA, CSM, CESI, Doncasters, UNI Darmstadt..., collaborazioni bilaterali con CAS-IMR Shenyang(Cina), NIMS e JAXA (Giappone), RAS (Russia), contratti e ordini prevedibilmente “in portafoglio” entro l’anno 2005 o all’inizio del 2006 (committenti AVIO Propulsione Aerospaziale SpA, ANSALDO ENERGIA e CSM).

Finalità

Obiettivi Obiettivi: sintesi dei materiali e determinazione delle proprietà anche per la progettazione di componenti industriali; realizzazione degli apparati sperimentali e lo sviluppo delle diagnostiche.

Risultati attesi nell'anno SOCRAX – Acquisizione conoscenze sul comportamento propagazione cricche in superlega monocristallo per pale turbina. NAMAMET - Studi di ottimizzazione del cannone gasdinamico per densificazione polveri nanometriche ceramiche e intermetalliche; produzione NiTi poroso. IMPRESS – Lavorazione provini, inizio prove meccaniche di caratterizzazione e stato dell’arte modelli di scorrimento di materiali a base TiAl. COST538 – Prove di scorrimento di superleghe microfuse e monocristallo per pale turbina. AVIO – Contratto biennale “Sviluppo di modelli di lifing per camere di combustione” (da firmare). Collaborazione con POLIMI – Conoscenze di termodinamica e fluidodinamica di miscele bifasi nei sistemi termogravimetrici. PICE – Risultati sperimentali sui fenomeni termofluidodinamici spray per motori da autotrazione. ASI – Conoscenze sulla sintesi per combustione in microgravità

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Page 47: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Potenziale impiego - per processi produttivi Turbine a gas, Produzione energia, Trasporto aereo, Motori a combustione interna

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Maggiore efficienza e minor inquinamento nella produzione di energia elettrica, nei trasporti e nell’aerospaziale

Moduli

Modulo: Materiali e Processi per l'Energetica Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sezione di Milano

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9978 526 93 398 1995 79 698 199 N.D. 2273

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

10 19 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 0 2 2 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Materiali e Processi per l'Elettrochimica dell'Idrogeno

Dati generali Progetto: Idrogeno: produzione, trasporto, distribuzione e utilizzo Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: MARCO MUSIANI

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Page 48: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei partecipanti liv. Cattarin Sandro II Collodel Tiziana VI Comisso Nicola III Daolio Sergio I Favarato Bruno VI Mengoli Giuliano I Musiani Marco I

liv.Pagura Cesare I Parpaiola Elena VII Pellizzon Abramo V Ragazzo Ruggero VI Schiavon Gilberto II Sitran Stefano IV

liv.Tomat Renato II Vercelli Barbara III Zacchettin Anna Gioia IV Zanin Ivana VI Zecchin Sandro II Zotti Gianni II

Temi

Tematiche di ricerca Si studieranno processi di idrurarzione di metalli e leghe, deposizione di materiali compositi, processi di evoluzione di gas, PEMFC capaci di operare ad alta temperatura, processi di degradazione dei catodi di PEMFC ad alta temperatura e trattamenti atti ad estenderne la durata. Proseguiranno le ricerche su elettrodi modificati con mono e multistrati polimerici organizzati per elettronica molecolare e gli studi su passività, elettrodissoluzione ed elettrodi nanostrutturati.

Stato dell'arte I metodi elettrochimici hanno grandi potenzialità per la produzione di idrogeno (elettrolisi dell'acqua), il suo accumulo sotto forma di idruri metallici e la sua reazione con ossigeno nelle celle a combustibile. La ricerca internazionale persegue attivamente lo sviluppo di nuovi materiali elettrodici per ciascuno di questi processi, puntando ad ottimizzarne le proprietà catalitiche/cinetiche e la stabilità di prestazione.

Azioni

Attività da svolgere La commessa verrà strutturata in due moduli: “Materiali e processi per l’elettrochimica dell’idrogeno” e “Nanostrutture funzionali organizzate su superfici elettrodiche”. Nel primo modulo si concentreranno le attività sugli argomenti di interesse strategico per il DET: sintesi, caratterizzazione e modellizzazione di elettrodi compositi e/o porosi atti ad essere impiegati in processi di generazione di idrogeno o per la sua ossidazione e di idruri metallici adatti allo stoccaggio di idrogeno e all’accumulo e conversione di energia. Nel secondo modulo verranno svolte attività di ricerca dirette a realizzare obiettivi di altri dipartimenti, in particolare Progettazione Molecolare, nel quale il personale del modulo conta di trovare più adeguata collocazione scientifica ed al quale auspica di potere afferire appena possibile.

Punti critici e azioni da svolgere Le attività previste per entrambi i moduli sono di elevato interesse per le comunità scientifiche operanti nei settori dell’elettrochimica, dell’energetica e della scienza dei materiali. Il personale di entrambi i moduli ha decennale esperienza, maturata attraverso originali ricerche su materiali in film sottile, organici ed inorganici. Il modulo “Materiali e processi per l’elettrochimica dell’idrogeno”, attivo sugli argomenti di interesse strategico per il DET, lamenta una carenza di risorse umane che andrà aggravandosi nel corso del 2006 a causa del pensionamento di personale di alta qualificazione. Per il modulo “Nanostrutture funzionali organizzate su superfici elettrodiche” è rilevante il trasferimento ad una commessa afferente ad altro dipartimento, già perseguito e non ottenuto per il 2006 ed auspicato per il 2007.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Sono disponibili competenze in numerosi settori dell’elettrochimica (riconosciute anche da Società scientifiche nazionali ed internazionali nelle quali personale afferente alla commessa opera attivamente con responsabilità di organizzazione e coordinamento) e della scienza dei materiali. Sono disponibili tutte le principali tecniche elettrochimiche d’indagine: tecniche voltammetriche, spettroscopia d’impedenza, microbilancia al quarzo, AFM, fotoelettrochimica, nonché alcune tecniche spettroscopiche di base.

Collaborazioni (partner e committenti) De Nora Tecnologie Elettrochimiche, Milano. CNRS - LISE, Parigi.

Finalità

Obiettivi Ci si propone di ottenere (a) materiali elettrodici per l'elettrolisi dell'acqua, (b) materiali catalitici per la produzione d'idrogeno e il reforming, (c) caratterizzazione di PEMFC mediante EIS, (d) catodi di PEMFC resistenti alla degradazione ossidativa (e) idruri metallici efficienti nell'accumulo d'idrogeno. A questo scopo verranno utilizzate e sviluppate le competenze elettrochimiche maturate dai ricercatori IENI nei loro studi su polimeri, idruri, ossidi e leghe metalliche.

Risultati attesi nell'anno Si prevede che l’attività di ricerca condotta nel 2006 consentirà di ottenere (1) elettrodi compositi metallo-fluoropolimeri con bagnabilità programmata, in modo da controllare l’adsorbimento di substrati e lo sviluppo di gas, (2) elettrodi nanoporosi d’oro a grande sviluppo superficiale, (3) conoscenze sull’influenza della bagnabilità della superficie elettrodica sull’evoluzione di gas, in funzione della natura dell’elettrodo e delle soluzioni, (4) nuovi materiali per l’intercalazione d’idrogeno, (5) nanostrutture funzionali organizzate sulla superficie di elettrodi. In ciascun caso si prevede la pubblicazione di articoli scientifici.

Potenziale impiego - per processi produttivi Dispositivi per l’accumulo di energia (batteria, celle a combustibile); processi elettrolitici.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi

Moduli

Modulo: Materiali e Processi per l'Elettrochimica dell'Idrogeno Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto Modulo: Nanostrutture funzionali organizzate su superfici elettrodiche c/o Sede PD Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

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Page 50: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9824 305 0 0 1129 32 337 158 N.D. 1319

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

9 14 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 2 1 3 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

“Soft matter” per l’ottimizzazione di combustibili e di processi di generazione energetica sostenibili

Dati generali Progetto: Generazione pulita di energia da combustibili fossili Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Sede principale svolgimento: Sezione di Genova Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: LIBERO LIGGIERI Elenco dei partecipanti liv. Avanzini Piergiulio I Battilana Giorgio III Bottino Carlo IV Costigliolo Marcella VII

liv.Ferrari Michele III Liggieri Libero III Minisini Roberto VI

liv.Passerone Alberto I Ravera Francesca III Simonini Italo VI

Temi

Tematiche di ricerca - sviluppo/ottimizzazione di metodologie sperimentali per la tensione interfacciale dinamica e le proprietà reologiche interfacciali; - Sviluppo di tecniche di microscopia a Forza Atomica per lo studio delle interazioni tra nanostrutture e superfici solide in ambiente liquido. - Effetti chimici e nanostrutturali nella bagnabilità di superfici solide - Modelli e studi sperimentali per le proprietà reologiche di anfifilici e sistemi anfifilici-particelle su superfici liquide. - Influenza delle proprietà

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Page 51: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

dilazionali interfacciali (tensione interfacciale dinamica, visco-elasticità) e dei relativi processi di trasporto sulle proprietà di emulsioni (stabilità, granulometria etc.). - Sperimentazione in microgravità su problemi di reologia interfacciale e stabilità di emulsioni (progetto MAP-FASES). - Studio dell’interazione di particolato e polveri sottili derivanti da processi di combustione con interfacce liquide ed effetti chimico-fisici conseguenti.

Stato dell'arte L’utilizzo di combustibili emulsionati/dispersi può consentire l’ottimizzazione del rendimento e delle emissioni. È però necessario controllare la granulometria e la stabilità delle emulsioni, ottenute con anfifilici o altri additivi tensioattivi. I modelli sviluppati per definire tali caratteristiche in funzione delle proprietà rilevanti delle interfacce liquido-liquido, quali la tensione interfacciale e le proprietà dilazionali sono per lopiù empirici. Infatti tali proprietà sono state per lungo tempo di difficile caratterizzazione. L’applicazione delle competenze strumentali e teoriche sviluppate presso IENI-GE offrono la possibilità di superare queste limitazioni. Un aspetto di avanguardia per la tecnologia delle emulsioni riguarda i sistemi di nanoparticelle e molecole anfifiliche, polimeri o proteine alle interfacce liquide, che conferiscono eccezionali caratteristiche di stabilità. Le interazioni tra superfici liquide e micro/nanoparticelle sono anche rilevanti per la comprensione dell’impatto ambientale del particolato prodotto dalla combustione e l’adozione di strategie efficaci per l’abbattimento delle polveri sottili.

Azioni

Attività da svolgere Scopo della commessa sono l’acquisizione di competenze ed l’approfondimento di tematiche relative alla tecnologia di sistemi dispersi, emulsioni e schiume e delle interazioni di sistemi contenenti tensioattivi e microparticelle con interfacce solide e liquide. Tali competenze sono necessarie nella filiera petrolifera, dall’up-stream alla raffinazione, e per la messa a punto di carburanti diesel emulsionati da fonti tradizionali e rinnovabili. Il controllo accurato della granulometria dell’emulsione e della sua stabilità determinano infatti l’efficacia del processo di combustione e la composizione delle emissioni. L’utilizzo di particelle solide assieme a molecole anfifiliche, polimeri o proteine, è una tecnologia emergente per stabilizzazioni di emulsioni. Lo studio di tali sistemi è anche rilevante per la comprensione dell’interazione con interfacce liquide del particolato prodotto dalla combustione e la messa a punto strategie efficaci per l’abbattimento delle polveri sottili. Infine, il self-assembling di anfifilici e particelle all’interfaccia liquido-solido sarà utilizzato per lo sviluppo di funzionali, coatings protettivi e per il controllo della bagnabilità.

Punti critici e azioni da svolgere Le caratteristiche delle emulsioni dipendono da proprietà cinetico/strutturali dei film adsorbiti, determinati dalle interazioni del liquido con anfifilici e particelle. Le tecniche viluppate presso IENI-GE consentono un indagine sistematica di tali proprietà. Le attività previste sono: - Sviluppo/ottimizzazione di metodi sperimentali e modelli per la tensione interfacciale dinamica e le proprietà reologiche dilazionali di interfacce liquide e relativi studi sperimentali su sistemi contenti anfifilici e nanoparticelle. - Applicazione di microscopia AFM allo studio delle interazioni tra anfiflici/particelle e superfici solide in ambiente liquido e studio degli effetti chimici e nanostrutturali sulla bagnabilità di superfici solide. - Influenza delle proprietà dilazionali interfacciali e dei processi di trasporto associati sulla stabilità e granulometria di emulsioni modello di di carburanti. - Sperimentazione in microgravità su problemi di reologia interfacciale e stabilità di emulsioni (progetto MAP-FASES). - Studio dell’interazione di particolato e polveri sottili derivanti da processi di combustione con interfacce liquide ed effetti chimico-fisici conseguenti.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine - metodi sperimentali per la tensiometria interfacciale dinamica e la reologia interfacciale - modelli per l’adsorbimento ed i processi di trasporto di tensioattivi, chimica-fisica e termodinamica delle superfici - metodi sperimentali per la bagnabilità di materiali e tecniche di AFM per interfacce liquido-solido. - sperimentazione in microgravità di interfacce liquide ed emulsioni Collaborazioni (partner e committenti) Agenzia Spaziale Europea, Enitecnologie (San Donato M.se, I), Dip. Chimica Organica Università di Firenze, Nestlè Research Center (Losanna, CH), Max-Planck Inst. fuer Kolloid un Grenzflaechenforsch. (Golm-D), Dép. Génie Chim. Université de Téchnologie de Compiègne (F), Lab. Thermodynamique Experimentale - Univ. Aix-Marseille III (F), Metco (Monteveglio, I).

Finalità

Obiettivi - sviluppo di modelli e metodi per il controllo della stabilità di emulsioni petrolifere e di combustibili. - sviluppo di nuove metodologie sperimentali per l’adsorbimento e la reologia interfacciale. - studio dell’interazione di particelle solide con interfacce liquide. - supporto alla sperimentazione in microgravità di interfacce liquide ed emulsioni nelle apparecchiature sviluppate per la ISS.

Risultati attesi nell'anno - dati di visco-elasticità superficiale di strati adorbiti in presenza di micro/nano particelle e tensioattivi. - dati chimico-fisici di equilibrio e cinetici di superfici liquide di sistemi rilevanti per emulsioni petrolifere e carburanti. - supporto allo sviluppo ed alla preparazione degli esperimenti di microgravità del progetto MAP-FASES; - modelli per la reologia interfacciale in presenza di particelle adsorbite. - dati e modelli per la bagnabilità di interfacce solide da soluzioni tensioattive. - pubblicazioni scientifiche relative

Potenziale impiego - per processi produttivi - Metodologie di controllo della formazione e della stabilità di emulsioni di carburanti tradizionali e da fonti rinnovabili e per applicazioni nell’industria petrolifera. - Metodologie per il coating protettivo e funzionale (es. controllo della bagnabilità) di interfacce solide basate sull’impiego di self-assembling di anfifilici e sistemi anfifilici/nanoparticelle. - nuovi metodi diagnostici per le proprietà di interfacce liquide.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi - inquinamento da particolato: controllo dell’emissione ed interazioni con l’ambiente; - ottimizzazione del rendimento in processi di combustione

Moduli

Modulo: “Soft matter” per l’ottimizzazione di combustibili e di processi di generazione energetica sostenibili

Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sezione di Genova

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9191 102 76 0 369 74 252 47 N.D. 490

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

3 4 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 2 1 4 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Materiali elettroceramici per l’energetica e l’elettronica

Dati generali Progetto: Generazione distribuita di energia Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Sede principale svolgimento: Sezione di Genova Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: VINCENZO BUSCAGLIA Elenco dei partecipanti liv. Avanzini Piergiulio I Bassoli Marta IV Battilana Giorgio III Bottino Carlo IV

liv.Buscaglia Vincenzo III Costigliolo Marcella VII Liggieri Libero III

liv.Minisini Roberto VI Simonini Italo VI Viviani Massimo III

Azioni

Attività da svolgere 1.Sintesi e caratterizzazione microstrutturale di ossidi semiconduttori ad ampio gap (TiO2, ZnO, SrTiO3) in forma di nanoparticelle. 2.Preparazione e caratterizzazione elettrica di ossidi ceramici conduttori ionici e misti a base di zirconati, manganiti e materiali compositi correlati. L'attività sarà indirizzata allo sviluppo di materiali nanostrutturati. 3.Sintesi, sinterizzazione e caratterizzazione funzionale di ossidi ferroelettrici a struttura perovskite e materiali correlati (BaTiO3, SrTiO3, BiFeO3, compositi).

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Punti critici e azioni da svolgere Esiste una elevata competitività nazionale ed internazionale sugli argomenti illustrati. Per riuscire a mantenere il livello qualitativo raggiunto nell'ultimo biennio e per reperire risorse umane e finanziarie aggiuntive gli elementi più critici sono: Personale: trasformazione di una unità di personale a tempo determinato in tempo indeterminato al fine di liberare risorse per nuovo personale TD. Rinnovo di alcune strumentazioni vecchie od obsolete (ad. es. diffrattometro a raggi X). Acquisizione di nuove strumentazioni (ad. es. misuratore distribuzione dimensionale polveri).

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine

Collaborazioni (partner e committenti)

Finalità

Risultati attesi nell'anno 1.Sintesi di nanoparticelle di ossidi di metalli di transizione ad ampio gap (TiO2, SrTiO3, ZnO,etc.) tramite processi di precipitazione. Realizzazione di mappe morfologiche che definiscono forma e dimensione delle particelle in funzioni delle variabili operative (temperatura, concentrazione, pH). Sviluppo di una metodologia generale per la sintesi di particelle con struttura core-shell. 2.Caratterizzazione elettrochimica di materiali ceramici conduttori protonici a base di zirconato di bario. Ottimizzazione della microstruttura di compositi porosi di zirconia stabilizzata con ossido di yttrio e manganito di lantanio drogato con stronzio. Valutazione del contributo dei bordi grano alla conduzione. 3.Realizzazione di nanopolveri, ceramici e compositi a base di BaTiO3, SrTiO3 e materiali correlati. Messa a punto di metodi di chimica colloidale per l'assemblaggio di nanocristalli ferroelettrici. Definizione delle correlazioni tra la dimensione delle particelle/grani, la composizione e le proprietà dielettriche e ferroelettriche.

Potenziale impiego - per processi produttivi - per risposte a bisogni individuali e collettivi

Moduli

Modulo: Materiali elettroceramici per l’energetica e l’elettronica Istituto esecutore: Istituto per l'energetica e le interfasi Luogo di svolgimento attività: Sezione di Genova

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9246 127 34 0 407 40 201 60 N.D. 507

valori in migliaia di euro

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

3 5 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 1 1 3 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Proposte di attività di ricerca spontanea a tema libero presentate

GIULIO RIVA Cicli Combinati per Velivoli Ipersonici (RIVA)

STEFANO BESSEGHINI Materiali nanostrutturati per applicazioni termoelettriche

VINCENZO BUSCAGLIA Sintesi e proprietà di ceramici ferroelettrici e multiferroici (BUSCAGLIA)

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Scheda di autovalutazione (attività 2005) Elementi di autovalutazione La revisione della rete scientifica del CNR prevista dal D.L. 137/2003 in funzione dei nuovi Dipartimenti ha fatto confluire le attività basate in commesse e/o moduli su settori di prevalente competenza del Dipartimento Energia e Trasporti. Le competenze nelle precedenti linee di attività hanno quindi trovato una collocazione in 5 commesse del DET, comportando certamente un sforzo da parte di ricercatori e tecnologi nell’inserirsi in modo organico in tematiche di grande respiro e che prevedono di riorientare parte delle competenze acquisite. Nel processo di valorizzazione di tutte le figure professionali e risorse strumentali è stata perseguita l’impostazione del nuovo CNR in relazione a: innovazione, competitività, ricerca, bisogni collettivi ed individuali, esaltando nel contempo tutte le valenze orizzontali alla base degli impegni dell’Istituto: avanzamento delle conoscenze, rapporti con realtà esterne pubbliche e private, supporto scientifico e tecnologico a PMI, dare risposte al sistema sociale del paese e alle esigenze del territorio individuate anche da specifiche iniziative regionali, partecipazione a rilevanti progetti internazionali. Questo momento di autovalutazione, sentito anche il personale coinvolto nelle ricerche, e tenuto conto del momento di transizione che si sta vivendo, vede con difficoltà la separazione tra fasi ex-ante, in itinere ed ex-post per la continua evoluzione di condizioni interne ed esterne che impediscono di prevedere con certezza i flussi delle risorse economiche ed umane (parte delle quali dipendono strettamente da quelle economiche) e quindi una puntuale pianificazione delle attività. Si può comunque considerare che: - la produttività scientifica si mantiene di notevole livello con 90 pubblicazioni e 3 richieste di deposito di brevetto, per gran parte su riviste a carattere internazionale; è da tenere presente che le riviste di settore (p.e. elettrochimica, metallurgia), pur capofila, hanno comunque un fattore d’impatto limitato; - l’attività svolta ha inoltre portato ai seguenti risultati pratici: metodologie di sintesi e produzione di materiali per celle a combustibile, di nanoparticelle di titania (mediante bruciatore ibrido), di caratterizzazione di materiali per immagazzinamento di idrogeno; un’apparecchiatura per la misura dello scattering multiangolare di aggregati di fuliggine e indagine di fiamma ricca di etilene; procedure di standardizzazione e bozza normativa per prove di fatica termomeccanica; risultati sperimentali su fenomeni termofluodinamici spray per motori per autotrazione; - molte pubblicazioni sono con autori di differenti istituzioni, anche straniere, e considerando la tipologia delle riviste, si conferma la apertura verso altre realtà di ricerca e l’internazionalizzazione delle attività; - va segnalato l’impegno in molte attività di formazione come docenze in corsi di laurea presso l’Università o corsi specialistici o tesi di dottorato o di laurea svolte presso l’Istituto; - oltre alle risorse economiche messe a disposizione dal CNR l’Istituto ha accertato 910.753� ed ha avuto assegnati 408.000� dal progetto FISR “celle microcombustibili”; unitamente alla credibilità dell’Istituto, che da anni ha un ruolo significativo in progetti, consulenze, conto terzi con imprese, è stata riconosciuta la capacità di coordinamento per attività che vedono coinvolti ricercatori di altre istituzioni; - lo IENI, in tutte le sue articolazioni e sedi, ben risponde a iniziative regionali venete, lombarde e liguri nel campo della ricerca; - le risorse umane su cui ha potuto contare l’Istituto consistono in 98 unità di personale a tempo indeterminato e determinato; una collaborazione importante viene anche da 12 assegnisti e 15 professori universitari (incaricati di ricerca e associati), l’età media del personale è pari a 51,3 anni; i 52 ricercatori e tecnologi hanno in media 50,9 anni ed il 23% supera i 60 anni; ciò nonostante, molti dipendenti non hanno ancora avuto opportunità di carriera tali da soddisfare le loro reali capacità e impegno; già si è assistito ad un esodo di personale per raggiunti limiti di età e nel 2006 è presumibile vadano in quiescenza tra le 10 e le 12 unità, influenzando pesantemente sia la organizzazione delle attività sia l’approccio verso i nuovi progetti, che comunque l’Istituto intende perseguire con determinazione. In riferimento alle differenti attività si aggiungono le seguenti considerazioni. Commessa “Materiali e Processi per l'Energetica” Le competenze (materiali per alte temperature, combustione industriale, combustione aerospaziale) e le attività della commessa sono sostenute da progetti attivi di carattere europeo (4 UE e 1 ESA) e da 1 progetto AVIO. L’attività prevista è stata rispettata, pur con risorse esterne più basse dell’atteso a causa di previsioni ottimistiche sui tempi di pagamento post rendicontazione. Un esame critico della committenza attiva evidenzia dove si è avuto meno successo: maggiore sforzo potrebbe essere rivolto verso i finanziamenti pubblici nazionali (MIUR) e territoriali. Parti di attività iniziate con finanziamenti ASI, poi interrotti, continuano ma con lo scopo di mantenere in

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

futuro apparecchiature e competenze uniche nel Paese. Commessa “Materiali e Processi per l'Elettrochimica dell'Idrogeno” La ricerca su elettrodi compositi è stata focalizzata sulla produzione via codeposizione di materiali a bagnabilità controllata e sullo studio dello sviluppo d’idrogeno con tecniche ottiche e di rumore elettrochimico. Nell’ambito di una positiva esperienza con De Nora Tecnologie Elettrochimiche si è misurata l’impedenza elettrochimica di PEMFC di diversa natura e con un’analisi di modelli di elettrodi porosi ed elettrodi a diffusione di gas descritti in letteratura. Tale indagine ha stimolato l’estensione delle indagini sperimentali ad elettrodi porosi ottenuti per elettrodissoluzione di leghe Au-Ag. La ricerca, in collaborazione con la Starthclyde University (Glasgow), su idruri metallici ha avuto per oggetto leghe di Ti-Ni, Ti-Fe, e Zr-Ni,. Sono proseguite le ricerche su elettrodi modificati con mono e multistrati polimerici organizzati per elettronica molecolare e gli studi su passività, elettrodissoluzione ed elettrodi nanostrutturati. Commessa ”Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione dell'energia” Le attività sono state supportate anche da significativi finanziamenti FISR e i risultati incoraggianti raggiunti spingono ad una valutazione ottimistica di crescita del gruppo verso obiettivi che potranno meglio essere raggiunti anche con una rimodulazione organizzativa. Le qualificate competenze nel settore dei metalli, dei ceramici e nella sintesi e caratterizzazione, oltre a perseguire gli obiettivi previsti, sono di grande interesse per molte realtà del territorio e, nel rispetto di impegni assunti in anni precedenti, sono continuate attività con ricadute di trasferimento tecnologico in settori di grande rilevanza. Le azioni esterne svolte hanno permesso di mantenere attivi strumenti e competenze di potenziale rilievo anche nel settore dell’Energia ed hanno permesso di mantenere assegnisti che, oltre ad operare nell’ambito di consulenze o conto terzi, si stanno impegnando anche nelle ricerche della commessa. Il responsabile indicato per la commessa è pure coordinatore di una attività FISR per produzione di materiali per celle a combustibile che coinvolge unità di ISTEC, ISMN, ISC dove si prevede di raggiungere risultati concreti a breve. Numerose anche le collaborazioni internazionali. I cospicui finanziamenti e il crescente l’impegno potrà contare anche su adeguate apparecchiature per affrontare le nuove sfide. Commessa “Superfici ed Interfasi nella Generazione di Energia” Per il raggiungimento degli obbiettivi, (individuazione di nuovi materiali, tecnologie e processi per la combustione e massificazione di combustibili fossili) si è potuto contare anche su rilevanti fondi esterni che hanno anche permesso il mantenimento del parco strumentale. Nel 2005 è partita anche una notevole attività FISR su microcombustori. Si è particolarmente curata la migrazione delle competenze sui materiali verso il settore dell’Energia, e che potranno avere rilevanza anche in futuri progetti del dipartimento o interdipartimentali. Sono proseguite attività, con prestigiosi coinvolgimenti in progetti internazionali, per studi di bagnabilità di materiali metallo-ceramici. Le consolidate collaborazioni internazionali sono dimostrate anche dalle pubblicazioni in comune. Commessa “Diagnostica Avanzata per Materiali Innovativi, Energetica e Ambiente”. Ad alimentare le azioni previste sono 2 FIRB, 1 FISR, 1 INTAS, una collaborazione CNRS-CNR e la partecipazione al GRD - Europeo su “Energy and Safety of Hydrogen”. Le attività sono in linea con tradizione e expertise del gruppo (diagnostiche di combustione) con una espansione verso le tematiche legate all’idrogeno. Altre attività riguardano lo sviluppo di tecniche elettrostatiche per lo studio della combustione di propellenti solidi e tecnologie elettrochimiche per processi di deposizione di materiali calcarei in ambiente marino. Le risorse esterne ottenute nel 2005 sono in linea con le previsioni, nonostante si siano verificati variazioni tra i finanziamenti dei vari contratti Modulo “Conoscenza materica di siti, manufatti, descrizione del loro stato di conservazione e metodologie di intervento” Il modulo ha consentito di finalizzare competenze pregresse per completare lavori già in corso. Si sono studiati nuovi campioni di ossidiana provenienti da vetri vulcanici, utilizzati in manufatti preistorici, pervenuti da vari siti e analizzati mediante attivazione neutronica, ottenendo una precisa classificazione del distretto vulcanico di appartenenza. Nel 2006 il modulo non sarà attivato e le competenze analitiche sono previste confluire in una commessa DET.

Proposta di interventi organizzativi La organizzazione delle attività per competenze ha permesso di partecipare a progetti del DET accelerando un processo che già vedeva coinvolti buona parte dei ricercatori e tecnologi in progetti MIUR dello stesso settore e spesso in collaborazione con colleghi dell’ITAE e IM afferenti allo stesso Dipartimento. Si auspica che le esperienze nella scienza e tecnologia dei materiali e le attrezzature presenti nello IENI possano essere valorizzate sempre più in progetti di filiera e diventare opportunità di nuove proposte per progetti

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

interdipartimentali che prevedano collaborazioni e/o un maggior orientamento di competenze di altri Istituti CNR, di gruppi universitari e di imprese verso le tematiche del DET. Il tutto anche finalizzato verso la revisione della rete degli Istituti. Lo IENI è attento alla evoluzione di questo settore nelle sedi in cui è presente e non mancherà di proporre o segnalare al Dipartimento ogni concreta iniziativa possibile. Questo primo anno di attività ha ovviamente fatto emergere alcune situazioni che potranno prevedere una migliore allocazione delle competenze. In particolare la commessa “Materiali metallici e ceramici per l'accumulo, la produzione e la distribuzione dell'energia”, oltre ad una corposa attività finanziata dal MIUR si è fatta proponente attraverso alcuni ricercatori di nuovi progetti UE ed ha avuto riconosciuto anche un progetto rilevante per "materiali nanostrutturati con proprietà termoelettriche". La costituzione di una nuova commessa dedicata a “Materiali elettroceramici per l’energetica e l’elettronica” nell’ambito dello stesso progetto “Generazione distribuita di energia” ed uno specifico modulo di attività nella commessa stessa per i materiali termoelettrici, garantirebbero una migliore organizzazione e visibilità di azioni certamente significative. Inoltre l'elevato impegno della sede di Pavia nei progetti DET porterebbe a chiudere l'attività residuali nell'ambito del DPC. Anche la commessa “Superfici ed Interfasi nella Generazione di Energia” potrà trovare un miglior riarrangiamento per poter rispondere alle esigenze del progetto “Generazione pulita di energia da combustibili fossili” e le soluzioni possibili, nell'interesse del CNR e dei ricercatori, verranno discusse con il C.O. Nell'ambito della commessa “Materiali e Processi per l'Elettrochimica dell'Idrogeno” si prevede di mantenere le attività previste nel PT 2005-2007, pur proponendo che parte del personale possa riprendere ricerche già svolte con successo in passato e relative a materiali per sensoristica. In tale senso è stata avanzata una richiesta affinché gli interessati possano essere inseriti in un progetto del Dipartimento Progettazione Molecolare. In questo anno di attività è sempre stata grande la preoccupazione per cogliere i nuovi indirizzi e agire in coerenza con la nuova impostazione tentando di salvaguardare anche i rapporti con l’esterno al fine di valorizzare al massimo le competenze relativamente al territorio. Tutto lo IENI ha interagito positivamente con il territorio attraverso le sue sedi di Padova, Milano, Pavia, Genova e Lecco. In particolare la sede di Lecco è nata e cresciuta in sinergia con il contesto produttivo locale. In diversi punti del Piano Triennale viene messa in luce l’importanza delle attività di ricerca, innovazione, trasferimento tecnologico svolte attraverso rapporti con il mondo esterno che possano, anche in futuro, permettere agli Istituti di “offrire” tutta la loro competenza e cogliere tutte le opportunità di crescente “domanda” che nasce anche dalle politiche regionali e più in generale dalle aziende spesso orientate o coadiuvate dalle CCIAA, dalle Associazioni di categoria, da Consorzi di Ricerca o da consulenti privati presenti sul territorio. Importanti convenzioni quadro o protocolli d’intesa già in atto o in via di definizione stanno aprendo la strada per un rapporto organico con l’esterno e soprattutto per poter partecipare alla elaborazione ed esecuzione di significativi progetti, ma la miriade delle possibilità di collaborazione necessita certamente di un attento approccio da parte dei ricercatori, di una cultura diversa da quella del passato, al fine di mirare alla risorsa economica aggiuntiva solo se le risorse umane e strumentali sono idonee per dare risposte positive senza stravolgere le attività istituzionali in corso e senza disgregare il gruppo di lavoro. Il nuovo ruolo degli Istituti e quindi la differente funzione della direzione degli stessi spinge a far presente alcuni aspetti che con la piena attivazione dei Dipartimenti dovrebbero trovare risposta per ogni tipologia di attività tenendo conto delle tempistiche spesso imprevedibili e del carattere di “urgenza” di molte delle attività proposte da aziende o da distretti industriali. Le proposte esterne possono interessare l’Istituto per la loro coerenza con le commesse assegnate, per il mantenimento e lo sviluppo di competenze o per sostenere attività di ricerca libera. Ma interessano l’Istituto anche per affermare la credibilità verso l’esterno dando risposte qualificate aventi spesso anche una valenza politica legata alla soddisfazione delle esigenze del territorio. E’ importante poter cogliere tutte queste opportunità anche se rendono ardua la programmazione, soprattutto quando questa richiede un impegno economico per il reperimento di validi giovani da pagare sui fondi di ricerca. E’ da tenere presente, tra l’altro, la difficoltà crescente nelle regioni del nord di reperire e trattenere giovani laureati in materie scientifiche disposti ad affrontare un periodo denso di incognite e carente di certezze. Si auspica che possano essere realizzati interventi organizzativi, previsti anche dai nuovi Regolamenti a livello di aree geografiche, affinché le strutture CNR diffuse sul territorio e diretti interlocutori dei rappresentanti di Enti e aziende locali possano interagire con la necessaria tranquillità e serenità e nell’interesse dell’Ente con il mondo produttivo esterno. Continuano a pervenire segnali di fiducia verso il CNR e si coglie questa opportunità per confermare tutta la disponibilità ad operare, di concerto con la Sede e con i Dipartimenti interessati, per

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

segnalare le specificità del territorio e per ricercare soluzioni praticabili. Corre l'obbligo di ricordare che lo IENI è operante su tre diverse Aree della Ricerca (PD, MI, GE) oltre che nelle sedi di Pavia e Lecco. E' auspicabile che nell'ambito delle Aree possano crescere figure professionali in grado favorire e facilitare la gestione dei rapporti con l'esterno. Una nota particolare riguarda comunque la strategia relativa al personale dipendente che dovrà prevedere, attraverso assunzioni di personale a tempo indeterminato o determinato, almeno il mantenimento delle unità attuali e quella relativa ad assegnisti o assunzioni su progetti di trasferimento tecnologico. Il blocco delle assunzioni porterebbe a considerare velleitarie tutte le possibili azioni, mentre una corretta gestione delle attività con il mondo produttivo e non inserite nei Progetti CNR, non solo non impoverirebbe le risorse umane e strumentali destinate ai progetti di Dipartimento e nei quali gli Istituti sono già impegnati, ma addirittura potrebbe permettere un miglior impiego delle strutture ed un generale arricchimento di competenze.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

· FISICA DEL PLASMA “PIERO CALDIROLA” Missione

Implementare attività di ricerca, coordinata in massima parte nell'ambito dell'Associazione EURATOM-ENEA-CNR. Direttore: dott. Enzo Lazzaro Sede principale: Via Roberto Cozzi, 53 - 20125 Milano MI Lombardia Superficie immobile: XX mq Sito web dell'Istituto: http://www.ifp.cnr.it Risorse umane

Risorse umane ricercatori tecnologi* associati di ricerca tecnici amministrativi totale personale anno

A B C D E=A+B+C+D 2003 21 0 12 3 36 2004 21 0 12 3 36 2005

* Età media dei ricercatori :

Elenco del Personale (dati al 31/12/2005): liv. Lazzaro Enzo I Cirant Sante Giovanni II Grosso Giovanni Maria II Jacchia Alessandro II Lontano Maurizio II Ramponi Gabriella II Tartari Umberto II Bruschi Alessandro III Farina Daniela III Gandini Franco Adriano III Gatto Giuseppe III

liv.Gervasini Gabriele III Ghezzi Francesco Mauro III Granucci Gustavo III Mantica Paola III Nowak Silvana III Simonetto Alessandro III Sozzi Carlo III Vassallo Espedito III De Angeli Marco IV Allocchio Carolina V

liv.Dell'Era Fabio V Gittini Giuseppe V Mellera Vittoria Antonia V Schiavone Raffaele V Spinicchia Nicolo' V Alocci Sofia VI Muzzini Valerio Giorgio VI Nardone Antonio VI Caimi Barbara VII Riggio Angelina VII

Personale esterno partecipante

Risorse umane che collaborano alla realizzazione delle attività

anno ricercatori associati

operanti al cnr assegnisti di ricerca dottorandi borsisti laureandi totale

2003 0 4 1 0 2 7 2004 0 6 1 0 4 10 2005

ASSEGNISTI

William Maurizio Bin Anna Cremona Ocleto D'Arcangelo

Lorenzo Figini Saul Francesco GaravagliaGiovanni F.Grossetti

Laura Laguardia Alessandro Andrea Moro Paola Platania

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse finanziarie

Risorse utilizzate (full cost) attività coperte da fonti

interne attività coperte da fonti

esterne totale

preventivo consuntivo preventivo consuntivo preventivo consuntivo anno

A B C D E F G = F +risorse da

esercizi precedenti 2003 - 2.678 - 1.195 - 3.873 4.340 2004 2.444 2.248 54 1.047 2.498 3.295 3.764 2005

valori in migliaia di euro

Risorse gestite direttamente trasferimenti dal centro entrate da terzi totale

nell’esercizio da esercizi precedenti preventivo consuntivo preventivo consuntivo

anno

A B C D E F=B+D+E 2003 - 589 - 1.086 - - 2004 404 451 54 881 474 1.806 2005

valori in migliaia di euro

Indicatori finanziari anno Fondi Interni

per ricercatore Fondi Totali

per ricercatore Risorse esterne per ricercatore

Fattore di amplificazione

2003 2004 107,1 179,3 72,2 1,674 2005 valori in migliaia di euro

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Page 63: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prodotti della ricerca

anno Articolo su rivista

Capitolo di libro Libro Brevetto

Risultato di valutazione applicativa

Progetto, composizione,disegno e design

Performance, mostra ed

esposizione

Manufatto ed opera d'arte

2003 27 - - - - 4 - - 2004 24 1 - 2 - 2 2 2005

Elenco prodotti scientifici indicati dall’Istituto per la valutazione del CIVR

ARTICOLI ISI

Farina D. 1, Lontano M. 1, Murusidze I.G. 2 and Solomon V.M. 2 Hydrodynamic approach to the interaction of a relativistic ultrashort laser pulse with an underdense plasma

Airoldi A. 1 and Cenacchi G. 2 Consistency of the pressure profile at ignition in Ignitor

Farina D. 1 and Bulanov S.V. 2 Relativistic electromagnetic solitons in the electron-ion plasma

Porcelli F. 1, Airoldi A. 2, Angioni C. 3, Bruschi A. 2, Buratti P. 4, Califano F. 5, Cirant S. 2, Furno I. 3, Grasso D. 1, Lazzaro E. 2, Martynov A.A. 3, Ottaviani M. 6, Pegoraro F. 5, Ramponi G. 2, Rossi E. 7, Sauter O. 3, Tebaldi C. 8, Tudisco O. 4 Modelling of macroscopic magnetic islands in tokamaks

Coelho R. 1, Lazzaro E. 2 An innovative interpretation of rotating tearing mode locking to an external static current

Naumova N. M. 1, Bulanov S. V. 2, Esirkepov T. Zh. 3, Farina D. 4, Nishihara K. 5, Pegoraro F. 6, Ruhl H. 1 and Sakharov A.S. 2 Formation of electromagnetic postsolitons in plasmas

Farina D. 1 and Bulanov S. V. 2 Dark solitons in electron-positron plasmas

Smolyakov A.I. 1, Lazzaro E. 2, Azumi M. 3, Kishimoto Y. 3 Stabilization of magnetic islands due to the sheared plasma flow and viscosity

Nowak S., Airoldi A., Bruschi A., Cirant S., Gandini F., Granucci G., Lazzaro E., Ramponi G., Simonetto A., Sozzi C. Measurements of residual power of EC waves propagating in FTU tokamak during ECRH experiments at 140 GHz

Bruschi A. 1, Bozzi R. 1, Cirant S. 1, Gandini F. 1, Granucci G. 1, Mantovani S. 2, Mellera V. 1, Muzzini V. 1, Nardone A. 1, Nowak S. 1, Simonetto A. 1, Sozzi C. 1 and Spinicchia N. 1

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

ECRH antenna at 140 GHz on FTU tokamak

Simonetto A., Solari G., Gandini F., Granucci G., Muzzini V. and Sozzi C. Directional couplers-polarimeters for high-power corrugated waveguide transmission lines

Bonizzoni G. and Vassallo E. Plasma physics and technology; industrial applications VACUUM

Ghezzi F. and De Angeli M. On the dependence of true hydrogen equilibrium pressure on the granular size distribution of the Zr(Fe0.5Mn0.5)2 getter alloy JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS

Jacchia A. 1, De Luca F. 2, Cirant S. 1, Sozzi C. 1, Bracco G. 3, Bruschi A. 1, Buratti P. 3, Podda S. 3 and Tudisco O. 3 Gradient length driven electron heat transport study in modulated electron cyclotron heating FTU tokamak NUCLEAR FUSION

Lazzaro E. 1, Buttery R. J. 2, Hender T.C. 2, Zanca P. 3, Fitzpatrick R., Bigi M., Bolzonella T., Coelho R., DeBenedetti M., Nowak S., Sauter O., Stamp M. and contributors to the EFDA-JET work programme Error field locked modes thresholds in rotating plasmas, anomalous braking and spin-up PHYSICS OF PLASMAS

Lontano M. 1, Bulanov S.V. 2, Koga J. 3, Passoni M. 4 and Tajima T. 5 A kinetic model for the one-dimensional electromagnetic solitons in an isothermal plasma PHYSICS OF PLASMAS

Mantica P. 1, Gorini G. 2, Imbeaux F. 3, Kinsey J. 4, Sarazin Y. 3, Budny R. 5, Coffey I. 6, Dux R. 7, Garbet X. 3, Garzotti L. 8, Ingesson C. 9, Kissick M. 10, Parail V. 6, Sozzi C. 1, Walden A. 6 and contributors to the EFDA-JET Workprogramme Perturbative transport experiments in JET low or reverse magnetic shear plasmas PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION

Platania P. 1, Burigana C. 2, De Zotti G. 3, Lazzaro E. 4, and Bersanelli M. 1 Sunyaev-Zeldovich effect from Quasar-driven Blast-waves MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY

Lontano M. 1 and Murusidze I.G. 2 Dynamics of space-time self-focusing of a femtosecond relativistic laser pulse in an underdense plasma OPTICS EXPRESS

Joffrin E. 1, Gorini G. 2, Challis C. D. 3, Hawkes N. C. 3, Hender T. C. 3, Howell D. F. 3, Maget P. 1, Mantica P. 2, Mazon D. 1, Sharapov S. E. 3, Tresset G. 1 and contributors to the EFDA-JET Workprogramme Triggering of internal transport barrier in JET PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION

Marchetto C. 1, Califano F. 2 and Lontano M. 3

60

Page 65: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Vlasov-Maxwell kinetic simulations of radio-frequency-driven ion flows in magnetized plasmas PHYSICAL REVIEW E

Lontano M. 1, Passoni M. 2 and Bulanov S.V. 3 Relativistic electromagnetic solitons in a warm quasineutral electron-ion plasma PHYSICS OF PLASMAS

Nave M.F.F2., Lazzaro E1., Coelho R.3, Belo P.3, Borba D.3, Buttery R.J.2, Nowak S.1, Serra F. 3 Triggering of neo-classical tearing modes by mode coupling NUCLEAR FUSION

Minardi E., Lazzaro E., Sozzi C. and Cirant S. Profile consistency based on the magnetic entropy concept: theory and observation NUCLEAR FUSION

Califano F. and Lontano M. Vlasov-Maxwell simulations of high-frequency longitudinal waves in a magnetized plasmas PHYSICAL REVIEW E

Lazzaro E. 1 and Zanca P. 2 Effects of a non-resonant m=0, n=1 perturbation driven by coupling to the m=2, n=1 mode in an elongated tokamak PHYSICS OF PLASMAS

Litaudon X. 1, Bécoulet A. 1, Crisant F. 2, et al., Gorini G. 3, et al., Mantica P. 3, et al. Progress towards steady-state operation and real-time control of internal transport barriers in JET NUCLEAR FUSION

Garbet X. 1, Garzotti L. 2, Mantica P. 3, Nordman H. 4, Valovic M. 5, Weisen H. 6 and Angioni C. 7 Turbulent particle transport in magnetized plasmas PHYSICAL REVIEW LETTERS

Joffrin E. 1, Challis C.D. 2, Conway G.D. 3, Garbet X. 1, Gude A. 3, Gunter S. 3, Hawkes N.C. 2, Hender T.C. 2, Howell D.F. 2, Huysmans G.T.A. 1, Lazzaro E. 4, Maget P. 1, Marachek M. 3, Peeters A.G. , Pinches S.D. 3, Sharapov S.E. 2 Internal transport barrier triggering by rotational magnetic flux surfaces in tokamaks NUCLEAR FUSION

Cirant S.1 , Bracco G. 2, Bruschi A. 1, Buratti P. 2, De Luca F. 3, Esposito B. 2, Gandini F. 1, Giovannozzi E. 2, Granucci G. 1, Jacchia A. 1, Lazzaro E. 1, Minardi E. 1, Nowak S. 1, Ramponi G. 1, Sozzi C. 1, Tudisco O. 2 and FTU Team and ECRH Group Transport studies with the ECH system on FTU tokamak NUCLEAR FUSION

Ryter F. 1, Tardini G. 1, De Luca F. 2, Fahrbach H.-U. 1, Imbeaux F. 3, Jacchia A. 4, Kirov K.K. 1, Leuterer F. 1, Mantica P. 4, Peeters A.G. 1, Pereverzev G. 1, Suttrop W. 1 and ASDEX Upgrade Team Electron heat transport in ASDEX Upgrade: experiment and modelling NUCLEAR FUSION

Bruschi A., Cirant S., Gandini F., Granucci G., Mellera V., Muzzini V., Nardone A., Simonetto A., Sozzi C. and Spinicchia N.

61

Page 66: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Design of a high-power load for millimetre-wave gaussian beams NUCLEAR FUSION

BREVETTI

Bonizzoni G 1., Vassallo E 1. e Celtica Ambiente 2 Trattamento al plasma di fibre tessili e di pellami animali per il conferimento alla superficie di proprieta' di repellenza ai liquidi

ARTICOLI IN ATTI DI CONV.

Mantica P., Garbet X., Imbeaux F., Mantsinen M., Van Eester D., de Baar M., Knight P., Parail V., Ryter F., Saibene G., Sartori R., Sozzi C., Thyagaraja A. and JET-EFDA Contributors Heat wave propagation experiments and modelling at JET: L-mode, H-mode and ITBs "30th EPS Conference on Plasma Phys. and Contr. Fusion", St. Petersburg 2003.

Jacchia A.1, De Luca F.2, Ryter F.3, Bruschi A.1, Leuterer F.3, Neu R.3, Pereverzev G.3, Suttrop W. 3, Wagner D.3 and ASDEX Upgrade Team3 Perturbative electron transport studies by means of laser blow off induced cold pulses in ASDEX-Upgrade "30th EPS Conference on Plasma Phys. and Contr. Fusion", St. Petersburg 2003.

Romanelli M.2, Esposito B.2, Marinucci M.2, Giovannozzi E.,2 Leigheb M.2, Monari G.2, Nowak S.1, Sozzi C.1, Tudisco O.2, Cesario R.2, Frigione D.2, Gormezano C.2, Granucci G.1, Panaccione L.2, Pericoli Ridolfini V.2, Pieroni L.2 Plasma energy confinement in advanced scenarios on FTU "30th EPS Conference on Plasma Phys. and Contr. Fusion", St. Petersburg 2003.

Berrino J.2, Cirant S.1, D’Antona G.3, Gandini F.1, Granucci G.1, Iannone F.4 , Lazzaro E.1 Real time identification and control of magnetic islands in a tokamak "30th EPS Conference on Plasma Phys. and Contr. Fusion", St. Petersburg 2003.

Minardi E., Lazzaro E., Cirant S., De Luca F., Jacchia A., Sozzi C. Critical gradient and profile consistency in steady magnetic entropy states of ECW heated tokamaks "28th European Physical Society Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics", Madeira, Portugal 2001.

Jacchia A. 1, De Luca F. 1, Bruschi A. 1, Cirant S. 1, Granucci G. 1, Sozzi C. 1 and Tudisco O. 2 Gradient length driven transport in EC heated FTU tokamak "14th Topical Conference on Radio Frequency Power in Plasmas", Oxnard, California 2001.

Granucci G. 1, Bruschi A. 1, Cirant S. 1, Esposito B. 2, Farina D. 1, Gandini F. 1, Giruzzi G. 3, Marinucci M. 2, Nowak S. 1, Panaccione L. 2, Pericoli-Ridolfini V. 2, Podda S. 2, Simonetto A. 1, Sozzi C. 1 and the FTU and ECRH Teams Enhanced CD with u-shift and down-shift damping of EC waves on fast electrons in FTU "29th EPS Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion", Montreux, Suisse 2002.

Sozzi C., Minardi E., Cirant S., Lazzaro E.

62

Page 67: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Profile consistency theory based on the constant magnetic entropy concept: theory and observation "29th EPS Conference on Plasma Phys. and Contr. Fusion", Montreux, Suisse 2002.

Cirant S. 1, Bruschi A. 1, De Benedetti M., De Luca F. 1, Esposito B., Gandini F. 1, Granucci G. 1, Jacchia A.1, Lazzaro E. 1, Minardi E. 1, Nowak S. 1, Sozzi C. 1, Tudisco O. 2, ECRH Group and FTU Team Experiments on electron temperature profile resilience in FTU tokamak with continuous and modulated ECRH "19th IAEA Fusion Energy Conference", Lyon, France 2002.

Nowak S.1, Bruschi A.1, Ramponi G.1, Cirant S.1, Lazzaro E.1, Verhoeven A.G.A.2, Zohm H.3 Impact of ECRH launcher flexibility on NTM stabilization and advanced scenarios in large toroidal configurations as JET plasmas "12th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating", Aix-en-Provence 2002.

Bruschi A., Cirant S., Gandini F., Mellera V., Muzzini V., Nardone A., Simonetto A., Sozzi C., Spinicchia N. Matched calorimetric loads for high power, long pulse millimiter-wave gyrotrons "12th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating,", Aix-en-Provence 2002.

RAPPORTI

Lazzaro E. and Zanca P. Effects of a non-resonant m=0 n=1 perturbation driven by coupling to the m=2 n=1 mode in an elongated Tokamak

Passoni M. and Lontano M. A one-dimensional model for the electrostatic ion acceleration at a sharp plasma-vacuum interface

Ghezzi F., Dell’Era F. e Gittini G. Spettroscopia di scattering di ioni a bassa energia presso l’IFP

Bobrova N.A., Lazzaro E. and Sasarov P.V. MHD two-temperature equations for multi component plasma

Farina D. EC power absorption and current generation in a toroidal system

Farina D., Nowak S. and Ramponi G. ECWGB: a beam tracing code for EC heating and current drive

Farina D., Nowak S. and Ramponi G. Physics design analysis for the ITER ECRH & CD upper launcher (work done under EFDA Tasks ECHULA)

Airoldi A. and Cenacchi G. Overview of Ignitor performance predictions

Ghezzi F., Sancrotti M. and Dell'Era F.

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Page 68: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Plasma-Wall Interaction on Boronized Tiles Studied via X-ray Photoemission Spectroscopy Analysis

RISULTATI PROGETTUALI

A.Bruschi, S. Cirant, C. Sozzi Calcoli progettuali dettagliati per il sistema di antenne orientabili per il lancio di microonde di potenza in ITER

G.Ramponi, D. Farina, S. Nowak Ottimizzazione di fasci quasiottici di onde EC per la generazione di corrente non induttiva in ITER

A.Bruschi, S.Cirant, F.Gandini, V.Muzzini, G.Gittini, G.Granucci, V.Mellera, A.Simonetto, C.Sozzi, N.Spinicchia,G.Bonizzoni, E. Vassallo Carico bolometrico di potenza per onde millimetriche

Bruschi A., Cirant S., Simonetto A., Sozzi C. Interfaccia quasi ottica per nuovo accesso microonde per JET Principali collaborazioni

Consorzi: CONSORZI METROLOGICO GAS

EPR straniere: tokamak ASDEX-U dell’ IPP Max-Planck di Garching (Germania)

Privati: ECOTEC sr; CARIPLO; EFDA-ITER (Garching,Germania); tokamak JET, della Unione Europea a Culham (Gran Bretagna); tokamak TCV del CRPP di Lausanne (Svizzera)e TEXTOR del FZK di Juelicg (Germania) (fondi di mobilita’ del contratto di Associazione Euratom)

UE: Programma Quadro Ricerca UE

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Page 69: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei Contratti

Contratti attivi

ENEA SEDE • CONTRATTO ASSOCIAZIONE EURATOM ENEA -CNR NS DECRETO ACCERATAM

02/200311/11/2003 • ASSOCIAZ EURATOM ENEA CNR ANNO 2004 ACCONTO

CONSORZIO CMG CENTRO METROLOGICO GAS • Accertamento per documenti amministrativi attivi CONSORZIO CMG GAS

EUROPEAN COMMISSION - RESEARCH D-G J71 • DEBIT NOTE 1/2004 EFDA CONTRACT 01/651 • Accertamento per documenti amministrativi attivi EFDA CONTRACT 01/611 CEC

Contratti passivi

PFEIFFER VACUUM ITALIA S.P.A. • PFEIFFER P11/54

CINEL STRUMENTI SCIENTIFICI SRL • cinel p34/55 CINEL, saldo fatt. n. 189 del 02/07/2004

YOKOGAWA ITALIA SRL • yokogawa p347/254

FIOCCHI BOX • FIOCHI BOX O. 0200017 -15/02 • O. 200100042/ FIOCCHI BOX

CENTRO DI CULTURA SCIENTIFICA ALESSANDRO VOLTA • ORGANIZZAZIONE CONGRESSO "JOINT IAEA TOPICAL MEETING ON ECRH PHIS. AND

TECH. FOR ITER

DG-TECHNOLOGY SERVICE srl • DG TECHNOLOGY SERVICE 200000063/280

L.T. CALCOLI S.A.S. • LT CALCOLI P10/109 • FORNITURA DISCHI DI RAME

GOMA ELETTRONICA SpA

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Page 70: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• GOMA P34/33 GOMA, saldo fatt. n. 258 del 31/03/2004 GOMA, saldo fatt. n. 257 del 31/03/2004

KENOTEC SRL • ACQUISTO IMPIANTO DI POLIMERARIZZAZIONE IN PLASMA

LP INSTRUMENTS SRL • lp instruments p34/194 • lp instruments p34/257

C.E. COMMUNICATIONS ENGINEERING • CE COMMUNICATION 200100042/196

G.GAMBETTI KENOLOGIA SRL • GAMBETTI; C2/24/05 • gambetti o. 200100042/189 • UPGRADE PROFILOMETRO DI SISTEMA ASIQ A PROFILOMETRO P15 COMPLETO DI

SOFTWARE 3D • gambetti p35/166

L.O.T. ORIEL ITALIA SRL • lot p35/137

EDIZIONI TECNICHE INTERNAZIONALI DI GRONDA FABIO • eti p34/49 ETI, saldo fatt. n. 168 del 09/03/2004 ETI, saldo fatt. n. 127 del 23/02/2004 • eti p34/256 abbonamenti 2005 • ETI P9/15 ORDINE PER RIVISTE SCIENTIFICHE INTERNAZIONALI

CAD DI CORTINOVIS ATTILIO & C SAS • CAD P36/147 • cad p34/259, REALIZZAZIONE SEMISFERA BOLOMETRICA • REALIZZAZIONE DISEGNI COSTRUTTIVI E MODELLO CAD PER SIAGNOSTICA JET EP

KK5 MULTICANALE • TRATTAMENTO SU SFERA BOLOMETRICA • CAD 200000063/279 • cad p34/57

TICRA ENGINEERING CONSULTANTS • TICRA C1/76/05

HIDEN ANALYTICAL LIMITED • hiden analytical p35/243

AB MILLIMETRE • ab millim p10/73 • AB MILLIMETRE O C1/56/05 SIMONETTO • ab millimetre p34/195 • ab millimetre p28/192 • ab millimetre p34/191 • ab millimetre p4/144

66

Page 71: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• AB MILL., C1/55/05

OXFORD INSRUMENTS • oxford p34/241

REGAL RF DISTRIBUTION DI GALINA PORTNOVA • regal rf distribution p7/150

IMPAT • IMPAT, C1/42/05

COAXIAL POWER SYSTEMS LTD • COAXIAL C2/28/05

Elenco delle principali attrezzature scientifiche - Alimentatore Digital Source Metel Kelvin Clip Leads Single Rack Mounting Kit - Carico adattato con rivestimento di CR203 - Egg-3H/EGPS-Medium Current Electron Gun-Phos-RP22GL-Phosphor Screen Ruggedized - Generatore Huetinger cop. 457634 - Manual Gas inlet System GES010 DN40CF - Pompa a secco completa di: Ecodry, Display, Center one, cavi - Pompa da vuoto turbo Drag TMU 071P CF63 completa di unità di controllo - Pompa turbo Drag TMU con valvole - Sfera Bolometrica 1 MW - Sfera bolometrica, gruppo movimentazione - Sintetizzatore MITEQ mps 6,21 Istituti con i quali si collabora

Istituti CNR esecutori di moduli di attività di commessa coordinata dall’Istituto

Istituti CNR coordinatori di commesse di cui l’Istituto è esecutore di moduli di attività

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Page 72: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2005: Piano annuale 2005

Strumenti e tecnologie dei processi al plasma per applicazioni industriali

Temi

Tematiche di ricerca:

Le tematiche di carattere generale sono relative a ricerche per la modificazione superficiale dei materiali al fine di conferirne nuove proprietà funzionali e a sviluppi legati a ricadute tecnologiche dai plasmi da fusione. In particolare l'IFP svolge attività di sperimentazione con impianti di “Plasma treatment” e PECVD sulle seguenti tematiche di ricerca: - Studio, sperimentazione e individuazione di condizioni di plasma ottimali per la modificazione superficiale di lenti oftalmiche al fine del conferimento di proprietà di idrorepellenza con trattamenti di polimerizzazione in fase plasma (Contratto Luxottica). - Studio, sperimentazione e individuazione di condizioni di plasma ottimali per la modificazione superficiale di carte alimentari al fine del conferimento di proprietà di nuove proprietà funzionali (Contratto Ecopack). - Sperimentazione di plasma per processi di estrazione di componenti organici presenti in terreni contaminati dell’industria chimica e petrolchimica (Contratto Ecotec). - Sviluppo di tecniche di fonderia,saldatura, e modificazione superficiale per materiali compositi a matrice metallica (Contratto Fondazione Scientifica Cariplo-Politecnico di Milano (2005-2006)).

Stato dell'arte:

Collaborazione con industrie nazionali per lo sviluppo di nuovi processi coinvolgenti l'utilizzo di plasmi di diverse tipologie per varie applicazioni. Trasferimento tecnologico per il miglioramento della competitività industriale nazionale per l'incremento di valore aggiunto a prodotti o processi industriali esistenti.

Azioni

Attività in corso:

1)Ricerche per la modificazione superficiale dei materiali,per il conferimento di nuove proprietà funzionali quali: a)Proprietà meccaniche: resistenza, durezza, resistenza a fatica e all'usura,duttilità, adesione, coefficiente di attrito. b)Proprietà elettriche: coefficiente dielettrico, conduttività elettrica. c)Proprietà chimiche: resistenza alla corrosione e all'ossidazione, bagnabilità, idrorepellenza e oleorepellenza. 2)Ricadute tecnologiche dai plasmi da fusione

Azioni da svolgere e punti critici:

La stabilizzazione, almeno parziale, del personale laureato attualmente inserito in IFP-CNR come "Assegnisti di ricerca" a tempo determinato, pagati con proventi derivanti dai contratti attivi ed ad essi legati, è ritenuta una condizione indispensabile per non disperdere in continuazione il know how acquisito e per formare un cosiddetto "zoccolo duro" di competenze, anche in vista del progressivo invecchiamento del personale esperto.

Collaborazioni e committenti:

Ogni ricerca viene svolta con la collaborazione scientifica dell'industria committente e con la collaborazione di varie Università, Istituti CNR o di altri Enti di ricerca.

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Page 73: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Finalità

Obiettivi:

1)Creazione di una rete di collaborazioni scientifiche con diverse Università, Istituti CNR o di altri Enti interessati alle tematiche in sviluppo o future dell'IFP-CNR. 2)Formazione scientifica di giovani laureati su tematiche innovative da inserire in ambito CNR e/o nel tessuto industriale nazionale. 3)Sviluppo di ricerca di base, di nuovi processi tecnologici e di engineering di macchine al plasma trasferibile all'industria. 4)Produzione di brevetti.

Risultati attesi nell'anno:

1) Nuovi processi di modificazione superficiale dei materiali 2) Trattamenti per la distruzione e inertizzazione di nuove sostanze tossiche 3) Brevetti industriali 4) Pubblicazioni scientifiche 5) Engineering di macchine al plasma e di strumentazione scientifica L'arco temporale di questo tipo di ricerca è valutabile da 1 a 3 anni

Potenziale impiego:

- per processi produttivi

lenti oftalmiche, carte alimentari, terreni o fanghi contaminati

- per risposte a bisogni individuali e collettivi

Miglioramento delle prestazioni di lenti oftalmiche, di carte per uso alimentare. Sviluppo di processi industriali per la distruzione mediante plasma di composti organici tossico-nocivi presenti nei fanghi dell’industria chimica e petrolchimica

Fisica e Tecnologia del Plasma e della Fusione Termonucleare

Temi

Tematiche di ricerca:

L'IFP svolge attivita' di sperimentazione su FTU e JET. Sotto contratti attivi con l'Euratom si sviluppano e realizzano: - Modelli e calcoli per la propagazione ed interazione di onde elettromagnetiche nei plasmi tokamak. - componenti di sistemi per onde millimetriche di potenza - test per sistemi di antenne a microonde per impieghi astronomici satellitari. Come spin-off delle ricerche per i plasmi da fusione trasferisce competenza tecnologica all'industria

Stato dell'arte:

In Italia la ricerca sulla fusione a confinamento magnetico è portata avanti dal CRE-ENEA (Frascati), dall�IGI-CNR (Padova) e dall�IFP-CNR (Milano), con la partecipazione di alcuni gruppi universitari. L’IFP-CNR ha la piena responsabilità dello sviluppo e gestione del sistema di riscaldamento del plasma mediante assorbimento risonante di microonde alla risonanza ciclotronica elettronica (ECRH) presso il tokamak FTU (Frascati),esperimento nazionale sulla fusione magnetica.

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Page 74: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Azioni

Attività in corso:

L'IFP conduce attivamente la ricerca e la sperimentazione sulla macchina nazionale FTU. Inoltre il personale IFP e' impegnato in una posizione di rilievo nella conduzione di importante attivita� sperimentale sul tokamak JET della UE, il piu� grande del mondo ed il piu� prossimo ai parametri di funzionamento di ITER. Dal 1999 il CNR collabora alla gestione scientifica del tokamak JET-EFDA (UK) e con l'ASDEX-U (D). I costi di tale attività sono coperti interamente dall'Euratom.

Azioni da svolgere e punti critici:

Nel triennio 2005-2007 si prevedono tre pensionamenti. Per sostenere la attivita' contrattuale e poterla variare e' necessario rimpiazzare personale al ivello di ricercatore e necessariamente occupare almeno quattro livelli di coordinamento e dirigenza dei progetti. E' percio' indispensabile prevedere almeno altre sei posizioni distribuite al primo e secondo livello e due-tre a livello di dirigente di ricerca. Inoltre occorrono alcuni investimenti in strumentazione di pregio.

Collaborazioni e committenti:

L’IFP è una Unita' di Ricerca dell�Associazione EURATOM-ENEA-CNR per la Fusione Termonucleare (VI Programma Quadro, http://www.cordis.lu/fp6/ fusion.htm). In questo ambito, vi è collaborazione scientifica tra tutti i laboratori europei associati EFDA-ITER(D) EFDA- JET(UK) Max-Planck IPP(D) DRFC CEA(F) FOM (NL) CFN-IST (P) CRPP(CH) CNRS, (F)) IAP (Russia) JAERI (J) ASI Universita' di Milano, Milano - Bicocca,Pisa,Politecnico di Milano, Napoli Saskatchewan(Canada), Uppsala (S)

Finalità

Obiettivi:

La competenza specifica dell�’IFP nella fisica delle microonde di potenza e' un �presidio" pressoché unico in Italia di un settore in via di rapido sviluppo tecnico, in Europa e negli USA. Vengono dati originali contributi alla teoria e alla sperimentazione dei processi di propagazione e interazione lineare e nonlineare di onde elettromagnetiche, trasferimento d'energia e stabilita' dei plasmi di laboratorio Si sviluppano originali strumenti tecnici e diagnostici e modelli fisici.

Risultati attesi nell'anno:

1) Esperimento ECRH su FTU con P = 2MW, f = 140 Ghz: - si e’ misurata una efficienza di generazione di corrente mediante iniezione combinata di ode EC ed LH 10 volte superiore che con onde EC solatanto; - l’uso di onde EC nella fase di start-up ha ridotto il campo elettrico induttivo dal valore di una scarica ohmica tipica di 2.72 V/m a 1.36 V/m. - instabilita’ MHD sono state controllate con successo in FTU mediante l’uso di una tecnica di controllo attivo con EC sviluppata presso l’IFP - sono state effettuate misure di segnali di scattering collettivo di ode EC in FTU 2) Tecnologie a microonde: - sviluppo, sotto contratto attivo EFDA, di carichi bolometrici in continua per onde millimetriche ad alta potenza e realtivi test presso l’IPP-Greifswald - sviluppo di prototipi di specchi per antenne di lancio di onde EC sotto contratto EFDA. - caratterizzazione elettromagnetica di film ceramici resistenti a temperature elevate depositati su materiali metalli; è stata avviata la procedura per il brevetto internazionale - sotto contratto EFDA JET progettazione e realizzazione della strumentazione atta alla misura ECE con linea di vista obliqua e pianificazione degli esperimenti relativi.

70

Page 75: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Potenziale impiego:

• per processi produttivi modelli numerici elettromagnetici, componenti a microonde, carichi bolometrici, antenne per microonde, separazione isotopica • per risposte ai bisogni individuali e collettivi Sul lungo periodo la ricerca sulla fusione termonucleare portera’ alla realizzazione di centrali a fusione (tipicamente da 1 GW) intrinsecamente sicure, ad impatto ambientale limitato, con scorie radioattive con tempi di decadimento relativamente brevi (dell’ordine di 50 anni). Sul breve e medio periodo le competenze specialmente legate alle microonde di potenza sono inserite in un mercato di alta tecnologia e ampiezza mondiale Preconsuntivo 2005 Fisica e Tecnologia del Plasma e della Fusione Termonucleare

Aggiornamento commento sui punti critici

Nel corso del 2005 si sono verificati tre pensionamenti, (un Dirigente Tecnologo, un Primo Ricercatore e uno CTER) . Il mantenimento degli impegni si e' largamente giovato del lavoro degli assegnisti di ricerca, e ha sofferto del pensionamento di un primo ricercatore Per sostenere la attivita' contrattuale e poterla variare e' necessario rimpiazzare personale a livello di Ricercatore e necessariamente occupare almeno quattro livelli di coordinamento e dirigenza dei progetti. E' percio' indispensabile prevedere almeno altre sei posizioni distribuite al primo e secondo livello e due-tre a livello di dirigente di ricerca. Inoltre è necessario sostenere alcuni investimenti in strumentazione scientifiche di qualita'

Collaborazioni

L'IFP è una Unita' di Ricerca dell'Associazione EURATOM-ENEA-CNR per la Fusione Termonucleare (VI Programma Quadro, http://www.cordis.lu/fp6/ fusion.htm). In questo ambito, vi è collaborazione scientifica tra tutti i laboratori europei associati EFDA-ITER(D) EFDA- JET(UK) Max-Planck IPP(D) DRFC CEA(F) FOM (NL) CFN-IST (P) CRPP(CH) CNRS, (F)) IAP (Russia) JAERI (J) ASI Universita' di Milano, Milano - Bicocca,Pisa,Politecnico di Milano, Napoli Saskatchewan(Canada), Uppsala (S) Chalmers (S).

Commento su eventuali scostamenti

Il lavoro per i contratti di ricerca Euratom sono in linea con le previsioni

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

L’esperimento ECRH su FTU con P = 2MW, f = 140 Ghz ha dato risultati superiori alle attese: la efficienza di generazione di corrente con iniezione combinata di onde EC ed LH e’ stata 10 volte superiore che con sole onde EC ;l’uso di onde EC nella fase di start-up ha ridotto il campo elettrico induttivo dal valore ohmico tipico di 2.72 V/m a 1.36 V/m;controllo automatico di instabilita’ MHD su FTU mediante l’uso di un apparato concepito e realizzato presso l’IFP; sono state effettuate le prime misure di scattering collettivo di onde EC. Nel 2005, personale ha diretto esperimenti del JET sul trasporto di energia. nella Task Force S2.Risultati tecnologici conseguiti: costruzione e collaudo presso l’IPP-Greifswald di carichi bolometrici in continua per microonde ad alta potenza; brevetto di film ceramici resistenti a temperature elevate depositati su materiali metallici;realizzazione degli strumenti per misura ECE obliqua per JET. Prodotti di ricerca teorica: codici per propagazione di

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Page 76: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

fasci di onde e.m.; effetti della rotazione del plasma su instabilita’ reattive,ITG,e resistive,NTM: nuove teorie di interazione nonlineare di onde e,m con la materia ed accelerazione di ioni. Strumenti e tecnologie dei processi al plasma per applicazioni industriali

Aggiornamento commento sui punti critici

Il finanziamento relativo ad Ecopack ed Ecotec,Consorzion CMG,Luxottica Fondazione Scientifica Cariplo-Politecnico di Milano non e' ancora totalemnte pervenuto

Collaborazioni

Le collaborazioni attuate sono quelle previste

Commento su eventuali scostamenti

Il lavoro svolto soffre della precarieta' dei coillaboratori (assegni di ricerca) che rimpiazzano due pensionamenti. Il finanziamento relativo ad Ecopack ed Ecotec,Consorzio CMG,Luxottica Fondazione Scientifica Cariplo-Politecnico di Milano non e' ancora totalmente pervenuto

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

Sotto contratto attivo Luxottica si è sviluppato lo studio eseperimentazione di condizioni di plasma ottimali per la modificazione superficiale di lenti oftalmiche al fine del conferimento di proprietà di idrorepellenza con trattamenti di polimerizzazione in fase plasma. Sotto contratto attivo Ecopack si è sviluppato lo studioe sperimentazione di condizioni di plasma ottimali per la modificazione superficiale di carte alimentari al fine del conferimento di proprietà di nuove proprietà funzionali. Sotto contratto attivo Ecotec è’ in corso la sperimentazione di plasma per processi di estrazione di componenti organici presenti in terreni contaminati dell’industria chimica e petrolchimica. Sotto contratto attivo Fondazione Scientifica Cariplo-Politecnico di Milano (2005-2006)e’ in corso lo studio di tecniche di fonderia,saldatura, e modificazione superficiale per materiali compositi a matrice metallica. Si sono ottenuti risultati di pirolisi del metano con produzione di idrogeno e carbonio puri in ambiente plasma nel dispositivo a cuspide magnetica.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2006:

Fisica e Tecnologia del Plasma e della Fusione Termonucleare

Dati generali Progetto: Partecipazione ai programmi nazionali e internazionali sulla Fusione Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto di fisica del plasma "Piero Caldirola" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: SANTE GIOVANNI CIRANT Elenco dei partecipanti liv. Allocchio Carolina V Alocci Sofia VI Bruschi Alessandro III Caimi Barbara VII Cirant Sante Giovanni II Farina Daniela III Gandini Franco Adriano III

liv.Gittini Giuseppe V Granucci Gustavo III Lazzaro Enzo I Mantica Paola III Mellera Vittoria Antonia V Muzzini Valerio Giorgio VI Nardone Antonio VI

liv.Nowak Silvana III Ramponi Gabriella II Riggio Angelina VII Simonetto Alessandro III Sozzi Carlo III Spinicchia Nicolo' V Tartari Umberto II

Temi

Tematiche di ricerca L'IFP svolge attivita' di sperimentazione su FTU e JET. Sotto contratti attivi con l'Euratom si sviluppano e realizzano: - Modelli e calcoli per la propagazione ed interazione di onde elettromagnetiche nei plasmi tokamak. - componenti di sistemi per onde millimetriche di potenza - test per sistemi di antenne a microonde per impieghi astronomici satellitari. Come spin-off delle ricerche per i plasmi da fusione trasferisce competenza tecnologica all'industria

Stato dell'arte In Italia la ricerca sulla fusione a confinamento magnetico è portata avanti dal CRE- ENEA (Frascati), dall'IGI-CNR (Padova) e dall'IFP-CNR (Milano), con la partecipazione di alcuni gruppi universitari.L'importante processo fisico di trasferimento di energia al plasma mediante assorbimento risonante di microonde alla risonanza ciclotronica elettronica (ECRH) ha ottenuto eccellenti risultati a livello mondiale e l'IFP-CNR detiene una alta competenza tecnico-scienifica del settore ed ha la piena responsabilità dello sviluppo e gestione del sistema ECRH installato presso il tokamak FTU (Frascati),esperimento nazionale sulla fusione.

Azioni

Attività da svolgere L'IFP continuerà la ricerca e la sperimentazione sulla macchina nazionale FTU. Si intende rafforzare l'impegno sull sviluppo, in collaborazione con altri Istituti europei, del lanciatore ECRH per ITER su: studio delle applicazioni di onde EC e degli effetti sul plasma termonucleare, ottimizzazione delle ottiche di lancio, valutazione della affidabilita` a lungo termine del lanciatore esposto al plasma; sviluppo/uso di componenti di potenza (carichi adattati). Si proporrà IFP come centro di controllo qualita` nel campo delle onde millimetriche di potenza per applicazioni fusionistiche. Continuazione della attivita' sperimentale sul tokamak JET, sia in ruoli rappresentativi di coordinamento che operativi di gestione/interpretazione di diagnostiche (ECE, neutronica,gamma). Si rafforzerà la

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

collaborazione con IPP-Garching e CRPP-Losanna per la realizzazione di esperimenti ed applicazioni EC. Sul fronte teorico,proseguiranno lo sviluppo di codici per propagazione di fasci di onde e.m. e gli studi sulle instabilita’ NTM in plasmi rotanti, e sul trattamento segnali per il loro controllo .

Punti critici e azioni da svolgere Nel triennio 2005-2007 si prevedono tre pensionamenti. Per sostenere la attivita' contrattuale e poterla variare e' necessario rimpiazzare personale al ivello di ricercatore e necessariamente occupare almeno quattro livelli di coordinamento e dirigenza dei progetti. E' percio' indispensabile prevedere almeno altre sei posizioni distribuite al primo e secondo livello e due-tre a livello di dirigente di ricerca. Inoltre occorrono alcuni investimenti in strumentazione di pregio.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine La competenza specifica dell'IFP nella fisica el plasma e dell'elettromagnetismo classico.e' un "presidio" pressoché unico in Italia di un settore in via di rapido sviluppo tecnico, in Europa e negli USA. Vengono dati originali contributi alla teoria e alla sperimentazione dei processi di propagazione e interazione lineare e nonlineare di onde elettromagnetiche, trasferimento d'energia e stabilita' dei plasmi di laboratorio Si sviluppano originali strumenti tecnici e diagnostici e modelli fisici. In particolare vi sono compentenze teoriche professionali per lo sviluppo edi modelli analitici e codici numerici per problemi di interazione di onde e.m e plasmi in laboratorio e nello spazio. Inoltre vi' la consolidata capacita' di progettazione e realizzazione di strumentazione per onde e.m .di alta frequenza e di alta e bassa potenza.

Collaborazioni (partner e committenti) L'IFP è una Unita' di Ricerca dell'Associazione EURATOM-ENEA-CNR per la Fusione Termonucleare (VI Programma Quadro, http://www.cordis.lu/fp6/ fusion.htm). In questo ambito, vi è collaborazione scientifica tra tutti i laboratori europei associati EFDA-ITER(D) EFDA- JET(UK) Max-Planck IPP(D) DRFC CEA(F) FOM (NL) CFN-IST (P) CRPP(CH) CNRS, (F)) IAP (Russia) JAERI (J) ASI Universita' di Milano, Milano - Bicocca,Pisa,Politecnico di Milano, Napoli Saskatchewan(Canada), Uppsala (S)

Finalità

Obiettivi Per il 2006 sulla base dei programmi concordabili i partner Europei JET, ASDEX, FTU si proseguirannoi ricerche sul trasporto di calore nei tokamak, sull'impiego sperimentale della strumentazione per misura ECE con linea di vista obliqua realizzata da IFP su JET .Inoltre si contribuira' alla realizzazione e gestione della diagnostica JET di spettroscopia gamma . Nel 2006 si eseguiranno sotto contratto attivo EFDA studi modellistici di fisica e progettazione per la stabilizzazione mediante onde EC delle instabilita' NTM di ITER. Nella prospettiva dell'impegno europeo per la realizzazione di ITER l'IFP ambisce a contribuire a partire da fine 2006 fino al 2008 alla definizione e realizzazione di componenti per il sistema di lancio di onde Elettroniche ciclotroniche su ITER, in collaborazione coni partner europei, e sulla base degli esperimenti programmati per il 2006 su ADEX -U ed FTU, sviluppando anche,concetti di antenne innovative adatte al controllo automatico delle instabilita' Tearing neoclassiche(NTM), con i relativi algoritmi di programmazione.

Risultati attesi nell'anno 1-Risultati dell'esperimento ' ECRH' su FTU a oltre 2 MW 140 GHz (2005-07). 2- Sviluppo di carichi bolometrici in continua e prototipi di speccchi per antenne di lancio di onde ECW per ITER (2005-07). 3-Esperimento sul tokamak FTU ed ASDEX con un nuovo apparato IFP per diagnostica e controllo di instabilita' MHD resistive con specchi orientabili automaticamente (2005-06). 4-

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Realizzazione Nuova diagnostica "ECE obliqua" sul JET. 5-Esperimento di Scattering Collettivo su FTU (2006). 6-Esperimento di separazione ionica (2005-06)

Potenziale impiego - per processi produttivi modelli numerici elettromagnetici, componenti a microonde, carichi bolometrici, antenne per microonde,

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Sul lungo periodo la ricerca sulla fusione termonucleare portera’ alla realizzazione di centrali a fusione (tipicamente da 1 GW) intrinsecamente sicure, ad impatto ambientale limitato, con scorie radioattive con tempi di decadimento relativamente brevi (dell’ordine di 50 anni). Sul breve e medio periodo le competenze specialmente legate alle microonde di potenza sono inserite in un mercato di alta tecnologia e ampiezza mondiale

Moduli

Modulo: Fisica e Tecnologia del Plasma e della Fusione Termonucleare Istituto esecutore: Istituto di fisica del plasma "Piero Caldirola" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9838 368 480 267 1953 345 1193 279 N.D. 2577

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

11 17 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 7 0 0 0 0 0 7

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 6 10 16 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Strumenti e tecnologie dei processi al plasma per applicazioni industriali

Dati generali Progetto: Partecipazione ai programmi nazionali e internazionali sulla Fusione Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto di fisica del plasma "Piero Caldirola" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: GIOVANNI MARIA GROSSO Elenco dei partecipanti liv. Allocchio Carolina V Caimi Barbara VII De Angeli Marco IV Dell'Era Fabio V Gatto Giuseppe III

liv.Gervasini Gabriele III Ghezzi Francesco Mauro III Gittini Giuseppe V Grosso Giovanni Maria II

liv.Riggio Angelina VII Schiavone Raffaele V Spinicchia Nicolo' V Vassallo Espedito III

Temi

Tematiche di ricerca La ricerca sulla Fusione Termonucleare contempla sperimentazioni riguardanti l’interazione del plasma-materiali. Recupero del combustibile della macchina a Fusione (Deuterio e Trizio) da composti formatesi nei reattori, quali acqua-triziata, metano –triziato. Separazione e recupero di trizio da metano triziato mediante una macchina a confinamento con cuspide-magnetica con l’effetto delle forze ponderomotrici per la separazione degli ioni Trizio e Carbonio. Analisi di superfice di campioni di prima parete mediante tecniche XPS, SIMS, LEED: task JET ed EFDA. Prototipo di una micro torcia con plasma generato con RF per lo studio del degassamento dei materiali di prima parete contaminati da impiantazione ionica. Tecniche diagnostiche basate sulla spettroscopia ottica e sulla spettrometria di massa per l’analisi della emissione gassosa indotta dall’aumento localizzato di temperatura sul materiale in esame: task EFDA. Spin-off delle tematiche di ricerca con plasmi generati da RF per modificazioni superficiali a materiali con induzione di proprieta’ funzionali per diversificate applicazioni ed utilizzazioni.

Stato dell'arte Ognuna delle tre tematiche sopra descritte e’ il proseguimento dell’attivita’ in essere nell’IFP da vari anni. L’esperienza dei ricercatori e del personale e’ riconosciuta a tutti livelli e la strumentazione in dotazione all’IFP e’ idonea alla prosecuzione della ricerca sperimentale in corso. Si prevede l’estensione delle tematiche inerenti le modificazioni superficiali dei materiali, indotte da plasmi RF, in funzione delle nuove possibili applicazioni direttamente trasferibili alle attivita’ industriali nazionali. Nell’ambito di queste ricerche potranno essere sviluppate metodologie innovative di trattamento dei materiali e delle diagnostiche atte alla caratterizzazione degli effetti prodotti.

Azioni

Attività da svolgere a)continuazione sulla macchina “cuspide” delle ricerche inerenti lo sfruttamento delle forze ponderometrici per indurre,in differenti tipologie di plasma,la separazione di ioni. Studio di sorgenti al plasma per la generazione di plasmi ad alta densita’ e stato di ionizzazione. Sistemi di permeazione per il recupero degli isotopi dell’idrogeno. Sviluppo di diagnostiche specifiche. b)oltre all’analisi di superfice su elementi di prima parete delle macchine sperimentali sulla fusione

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

europee, sistema a microtorcia al plasma, alimentata con radio frequenza, per la produzione di un microgetto di plasma utile per il riscaldamento puntiforme, di materiali di prima parete contenenti impurezze assorbite durante la fase attiva con plasmi in differenti regimi.Sviluppo di un sistema di spettroscopia ottica nel visibile ed un sistema di analisi dei gas emessi mediante spettrometria di massa, operante in alta pressione, entrambi focalizzati nella regione di interazione tra il microgetto di plasma e la superfice del materiale in esame.c)collaborazione con industrie per la modificazione superficiale di materiali per il conferimento di proprieta’ funzionali ad a applicazioni tecnologiche

Punti critici e azioni da svolgere La progressiva riduzione del personale esperto per effetto del pensionamento ed il non tempestivo reintegro, con almeno personale da formare, provoca nel medio temine il progressivo depauperamento delle competenze dell’Istituto che potrebbe pregiudicare la stessa possibilita’ del raggiungimento degli obbiettivi nei tempi programmati. Il ricorso ad assegni di ricerca, nel tentativo di tamponare la sopraddetta tendenza, non costituisce, vista la precarieta’ dell’impiego, in genere di alcuni anni, una stabilizzazione e cointinuita’ per le ricerche in atto che spesso richiedono studi ed esperimenti di medio e lungo termine.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine L’esperienza acquisita negli anni, sia nella progettazione e costruzione di macchine a confinamento magnetico, sia lineari che toroidali, e le relative diagnostiche per i plasmi, permette all’IFP di essere competitivo a livello internazionale sia nella progettazione di nuovi esperimenti, sia nella costruzione e gestione di innovative diagnostiche specifiche. L’esperienza acquisita nella fisica dei plasmi permette l’utilizzo di tipologie di plasmi con caratteristiche peculiari spaziando da plasmi termici, a plasmi generati con RF ed a plasmi che simulano, per estrapolazione, effetti fusionistici. Il campo diagnostico, spazia da metodi classici di caratterizzazione dei plasmi, a tecniche di analisi di superfice dei materiali sottoposti agli effetti di interazione con il plasma, a tecniche di caratterizzazione delle proprieta’ di superfici, di differenti tipologie di materiali modificate per effetto del plasma. Inoltre e’ presente nell’IFP un’ampia competenza della tecnologia del vuoto e dei processi attuati in ambienti di gas rarefatto e ionizzato. L'insieme di queste ricerche consente lo sviluppo di competenze sui materiali utili a livello di Dipartimento

Collaborazioni (partner e committenti) L’Euratom e’ il committente principale della sperimentazione sulla macchina a cuspide per lo studio della separazione e recupero del Trizio nell’ambito dell’associazione EURATOM-ENEA-CNR. JET e l’EFDA sono i principali committenti per i Task tecnologici riguardanti le analisi di superfice e per le ricerche inerenti gli effetti di interazione plasma- materiali di prima parete dei reattori a Fusione. Le industrie, prevalentemente nazionali, sono nello stesso tempo committenti, partner di ricerca ed utilizzatori finali degli SPIN-OFF indotti dalle ricerche in atto presso l’IFP.

Finalità

Obiettivi a)mediante la sperimentazione sulla macchina a cuspide si potra’ dimostrare la possibilita’ di recupero di Trizio da qualsiasi tipologia di composto triziato, operando in regime di bassa concentrazione di materiale radioattivo ed aumentando la sicurezza rispetto alle tecnologie attualmente proposte o disponibili. b)gli obbiettivi sono il miglioramento delle conoscenze sulla fenomenologia di assorbimento e deposizione di impurezze sui materiali di prima parete di un reattore a fusione termonucleare. La riduzione delle impurezze riemesse dalle pareti delle macchine sperimentali oggi operative, con plasmi ad alta densita’ e temperatura, costituisce uno dei principali obbiettivi per il riscaldamento e confinamento del plasma verso il regime di ignizione. c)lo sviluppo di nuove proprieta’ funzionali della superfice di interazione con l’ambiente permette una applicazione

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

industriale applicabile in un poliedrico campo di attivita’. d)la formazione di laureandi o di giovani dottorandi da inserire in attivita’ di ricerca in ambito nazionale, internazionale ed in ambiente produttivo con elevata specializzazione in processi tecnologicamente innovativi.

Risultati attesi nell'anno Sperimentazione di nuove sorgenti di plasma e sviluppo di diagnostiche dedicate. Sviluppo di un sistema di microtorcia con l’utilzzo di radio frequenza con diagnostiche dedicate all’analisi qualitativa e quantitativa dell’emissione gassosa. Processi innovativi di modificazione superficiale dei materiali ed ingegnerizzazione di macchina al plasma e di strumentazione scientifico/tecnologica

Potenziale impiego - per processi produttivi L’attivita’ di trattamento al plasma di materiali di varie tipologie, effettuata come spin-off delle attivita’ relative allo studio dei processi fusionistici e’ facilmente trasferibile a livello produttivo mediante ricerche svolte in collaborazione con industrie prevalentemente nazionali, garantendo contratti attivi che permettono all’istituto un ulteriore autofinanziamento rispetto ai contratti provenienti da Istituzioni internazionali.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Le ricerche inerenti l’interazione plasma materiali di prima parete contribuiscono sul lungo periodo al raggiungimento dell’obbiettivo della Fusione Termonucleare Controllata con la realizzazione di centrali elettriche intrinsicamente sicure e ad impatto ambientale limitato. Queste tipologie di ricerche contribuiscono inoltre allo sviluppo ed alla caratterizzazione di materiali innovativi non presenti attualmente sul mercato e consente lo sviluppo di competenze utili a livello di Dipartimento

Moduli

Modulo: Strumenti e tecnologie dei processi al plasma per applicazioni industriali Istituto esecutore: Istituto di fisica del plasma "Piero Caldirola" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9367 153 300 111 931 173 626 117 N.D. 1221

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

4 8 *equivalente tempo pieno

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Page 83: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

0 0 0 2 0 0 0 0 0 2

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 4 3 8 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Esperimenti e modelli di processi innovative in scala

Dati generali Progetto: Partecipazione ai programmi nazionali e internazionali sulla Fusione Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto di fisica del plasma "Piero Caldirola" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: MAURIZIO LONTANO Elenco dei partecipanti liv. Allocchio Carolina V Alocci Sofia VI Bruschi Alessandro III Caimi Barbara VII De Angeli Marco IV

liv.Gatto Giuseppe III Gervasini Gabriele III Gittini Giuseppe V Jacchia Alessandro II Lazzaro Enzo I

liv.Lontano Maurizio II Mantica Paola III Nardone Antonio VI Riggio Angelina VII

Temi

Tematiche di ricerca Tra le tematiche scientifiche e tecnologiche di interesse specifico per lo sviluppo del reattore a fusione, si sono individuate due classi di problemi che possono essere studiati sperimentalmente con una macchina a plasma di dimensioni limitate: i) processi di fisica del plasma rilevanti per il reattore che e’ possible e significativo studiare realizzando opportuni modelli in scala del plasma di riferimento; in particolare si intendono studiare le instabilita’ dovute a disomogeneita’ del plasma e a flussi ordinati di ioni; inoltre si verificheranno nuovi regimi di interazione onde-plasma di interesse potenziale per la fusione. ii) Produzione di ioni con vari stati di ionizzazione mediante radiofrequenza (RF), loro accelerazione e studio dell’interazione di plasmi energetici con materiali solidi allo scopo di simulare e indagare sperimentalmente l’interazione plasma/parete nel reattore. Si intende perseguire queste ricerche costruendo una macchina (GyM) per la produzione ed il confinamento di un plasma magnetizzato, utilizzando nella sperimentazione sorgenti RF dell’ultima generazione (gyrotron), in regime stazionario (CW).

Stato dell'arte E’ possible individuare, isolare e riprodurre processi di fisica del plasma di interesse per la fusione in un esperimento in scala realizzando, in un plasma di dimensioni limitate, valori di opportuni parametri adimensionali simili a quelli che si hanno nel reattore. Esistono almeno due gruppi che attualmente perseguono questa ricerca: l’universita’ di Columbia (USA), e l’universita’ di Tohoku (Giappone). Si avviera’ un’attivita’ sperimentale in questa direzione costruendo una macchina modulare, ben diagnosticata e basata sull’uso di gyrotron sia per la produzione del plasma sia per lo

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

studio di interazione RF/plasma. In molti laboratori nazionali e internazionali si sperimentano sorgenti di ioni multi-charged. Presso i Laboratori Nazionali del Sud (LNS), INFN, Catania e l’Istituto di Fisica Applicata (Russia) si sono sviluppate sorgenti a RF in macchine a cuspide che raggiungono alte correnti ioniche. Importanti sono anche gli esperimenti sulle macchine lineari Magnum-Psi (Olanda), in ambito EURATOM, e PISCES (San Diego, USA) che riguardano le proprieta’ dei materiali sottoposti all’irraggiamento di un plasma energetico. Si simula cosi l’interazione plasma/ parete nel reattore.

Azioni

Attività da svolgere Si dotera’ IFP di una macchina lineare (GyM) per il confinamento di un plasma magnetizzato. Si sperimenteranno sorgenti di plasma di tipo diverso: filamenti, scariche elettriche, sorgenti RF di ultima generazione. GyM e’ concepita in maniera modulare: una parte in cui si produce il plasma (A), una zona sperimentale (C), e una regione di transizione (B). Nella zona C si confinera’ un plasma completamente ionizzato e non collisionale, in modo da realizzare valori di opportuni parametri adimensionali simili a quelli realizzati in macchine di scala piu’ grande e nel reattore. Si studieranno processi fisici relativi al trasporto di particelle, di energia e di momento con risultati scalabili alle grandi macchine. Si verificheranno nuovi regimi di interazione onde-plasma di potenziale interesse per il reattore. La sorgente RF permettera’ inoltre, in una diversa configurazione di GyM, di produrre ioni con diversi stati di ionizzazione. Si dotera’ la macchina di un dispositivo per accelerare tali ioni e studiare cosi i processi di interazione di plasmi energetici con materiali, di interesse per il reattore a fusione. Il progetto di GyM e’ in fase di completamento ed essa sara’ costruita presso IFP.

Punti critici e azioni da svolgere Nel corso della attivita’ su GyM, si individuano i punti critici: 1) Realizzazione della sorgente a catodo segmentato. Azione: collaborazione con Univ. Columbia USA e Tohoku Giappone ove esistono esperimenti simili. 2) Realizzazione della sorgente di plasma in continua a RF. Azione: e’ una realizzazione originale alla quale sono interessati l’Istituto di Fisica Applicata, RAS, N. Novgorod e l’INFN-LNS, Catania. 3) Realizzazione di sonde diagnostiche per i parametri di plasma. Azione: collaborazioni in ambito EURATOM per realizzare sonde complesse. 4) Realizzazione di diagnostiche di misura di fluttuazioni di plasma. Azione: possono essere sonde oppure tecniche laser, per le quali si cercheranno collaborazioni esterne (IOFFE, St. Petersburg, CRPP, Losanna, IGI/CNR, Padova). Con lo sviluppo di GyM occorrera’ reclutare nuovo personale. Sul breve periodo si utilizzeranno assegni di ricerca o contratti. Sul lungo periodo occorrono nuove posizioni stabili, in considerazione dei pensionamenti di personale senior. Altre risorse temporanee sono rappresentate dalla Mobilita’ EURATOM, da bandi R&D della EU e da collaborazioni con istituti e universita’ nazionali ed esteri.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Presso IFP e’ in funzione una macchina a plasma con configurazione a cuspide magnetica su cui e’ in corso la sperimentazione. C’e’ quindi esperienza nella realizzazione di sorgenti di plasma a filamento e a RF. Si sono realizzate sonde di Langmuir, per la misura di densita’ e temperatura elettroniche, ed e’ installato uno spettrometro di massa per l’analisi delle specie ioniche. C’e’ grande competenza nel dimensionamento di impianti da vuoto per macchine a plasma. L’attivita’ sperimentale dell’IFP nel campo della RF su vari tokamak europei e la presenza di un laboratorio di tecnologie delle microonde garantiscono grande esperienza sull’uso della RF e delle sorgenti gyrotron. La sperimentazione in GyM richiede l’installazione di dispositivi che permettano: il riscaldamento degli ioni, lo shaping dei profili, la possibilita’ di applicare un campo elettrico radiale, la produzione di flussi assiali di plasma, la possibilita’ di iniettare la RF assialmente nella zona sperimentale. La configurazione magnetica potra’ essere lineare, a cuspide, o a “specchio”.Le

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Page 85: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

diagnostiche previste sono: sonde di Langmuir, sonde multiple, spettroscopia, spettrometria di massa, misure di fluttuazioni.

Collaborazioni (partner e committenti) Committente: EURATOM. Una volta avviata l’attivita’ sperimentale si cercheranno ulteriori committenti negli istituti interessati alla produzione di ioni multi-charged. Contatti previsti con Univ. Columbia (USA), Univ. Tohoku (Giappone), Inst. Plasma Physics (Olanda), Univ. San Diego (USA). Partners: Inst. Applied Physics, RAS, N. Novgorod, Russia; (sorgente di plasma a RF, produzione di ioni multi-charged); Ioffe Physico-Technical Inst., RAS, S. Pietroburgo (misura di fluttuazioni con diagnostiche laser); RFX (misura di fluttuazioni); Russian Research Center “Kurchatov Inst.”, Mosca (modellizazione teorica delle instabilita’ dovute a gradienti e a flussi di plasma). Si prevede di stimolare l’interesse scientifico e quindi collaborazioni con universita’ ed istituti di ricerca nazionali ed esteri sia per la realizzazione di alcuni dispositivi di produzione e controllo del plasma sia per la sperimentazione stessa. La disponibilta’ di un esperimento orientato a temi scientifici attuali permettera’ di partecipare ai bandi dei Programmi R&D della EU e di diventare una sede ambita da giovani riceratori in possesso di finanziamenti europei (e.g., Marie-Curie).

Finalità

Obiettivi a) Dotare l’IFP di una macchina a plasma flessibile e ben diagnosticata, su cui effettuare sperimentazione ad ampio spettro, per qualificarsi ad accedere ai programmi ITER e di accompagnamento. b) Disporre di un esperimento orientato ai temi scientifici piu’ attuali, indispensabile per partecipare ai bandi dei Programmi R&D della EU e per essere sede ambita per addestramento di personale (Marie Curie). c) Testare vari tipi di sorgenti di plasma in continua; sviluppare una sorgente di plasma a RF a frequenze di decine di GHz. d) Ottenere leggi di scala ben definite per il trasporto di particelle e di energia al variare controllato dei gradienti radiali di temperatura, velocita’ angolare e velocita’ assiale di un plasma non collisionale, che siano estrapolabili a macchine piu’ grandi e al reattore. e) Sperimentare regimi di interazione RF-plasma di interesse potenziale per il reattore. f) Dotare IFP di una sorgente di ioni multi-charged energetici in modo da avviare una sperimentazione di impiantazione ionica e di interazione plasma/materiali. g) Accrescere le competenze dell’IFP in campi scientifici e tecnologici di interesse per ITER e per il programma di accompagnamento europeo.

Risultati attesi nell'anno Per il 2006 si prevede di allestire la camera sperimentale e la sorgente a filamento o a scarica, con i relativi impianti da vuoto. Si prevede anche di installare le bobine del campo magnetico nella configurazione base di macchina lineare. La sorgente dovra’ essere progettata e costruita in maniera da poter variare i profili radiali dei parametri di plasma. Si installeranno alcune sonde di Langmuir per permettere una prima diagnosticabilita’ dei parametri fondamentali del plasma, quali la densita’ e la temperatura, e di conseguenza il grado di ionizzazione. Si determinera’ quindi l’intervallo di parametri accessibili per pianificare la sperimentazione che avverra’ in campagne dedicate a temi diversi. I primi esperimenti che si prevede di effettuare saranno relativi allo studio di instabilita’ di drift prodotte da gradienti dei parametri elettronici e da rotazioni e flussi assiali di plasma. Si prevede di acquisire un gyrotron da 28 Ghz e di effettuare i test relativi in IFP.

Potenziale impiego - per processi produttivi Le ricadute tecnologiche previste per la commessa in oggetto sono: sviluppo di sorgenti a plasma , sviluppo di modelli numerici per problemi di elettromagnetismo, sviluppo di dispositivi per la

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Page 86: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

separazione isotopica con RF in plasmi, produzione di ioni multi-charged, sviluppo di tecniche di impiantazione ionica.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Contributo allo sviluppo del reattore a fusione. Sul lungo periodo la ricerca sulla fusione termonucleare portera’ alla realizzazione di centrali a fusione intrinsecamente sicure, ad impatto ambientale limitato, con scorie radioattive con tempi di decadimento relativamente brevi (dell’ordine delle decine di anni). Contributo allo sviluppo di sorgenti di ioni multi-charged di estremo interesse nel campo degli acceleratori e in primo luogo in campo medicale: ioni di carbonio opportunamente accelerati sono particolarmente adatti per la cura di alcuni tumori. Vengono inoltre usati nella scienza dei materiali.

Moduli

Modulo: Esperimenti e modelli di processi innovative in scala Istituto esecutore: Istituto di fisica del plasma "Piero Caldirola" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9349 92 120 67 628 86 298 78 N.D. 792

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

4 6 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 0 1 1 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Proposte di attività di ricerca spontanea a tema libero presentate

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Scheda di autovalutazione (attività 2005) Elementi di autovalutazione Nel corso del 2005 i risultati scienticici e tecnici raggiunti hanno superato le aspettative in quasi tutte le attivita' previste. 1) Esperimento ECRH su FTU con P = 2MW, f = 140 Ghz: - si e’ misurata una efficienza di generazione di corrente mediante iniezione combinata di onde EC ed LH 10 volte superiore che con onde EC soltanto; - l’uso di onde EC nella fase di start-up ha ridotto il campo elettrico induttivo dal valore di una scarica ohmica tipica di 2.72 V/m a 1.36 V/m. - Si e' realizzato con successo il controllo automatico di instabilita’ MHD su FTU mediante l’uso di una tecnica e di un apparato di controllo attivo sviluppato presso l’IFP e basato su diagnostica di segnali di emissione ECE e controllo del lancio di fasci di onde EC. - sono state effettuate misure di segnali di scattering collettivo di onde EC in FTU 2) Tecnologie a microonde: - Sui sono sviluppati , sotto contratto attivo EFDA, priototipi di carichi bolometrici in continua per onde millimetriche ad alta potenza e si sono ottenuti ottimi test di collaudo presso l’IPP-Greifswald. In conseguenza si e' ricevuta la richiesta da parte dell'IPP Max-Planck di Garching di fornire sotto contratto quattro nuovi esemplari di cui si e' avviata la relizzazione Si e' completata la caratterizzazione elettromagnetica di film ceramici resistenti a temperature elevate depositati su materiali metallici; è stata avviata la procedura per il brevetto internazionale. - sotto contratto EFDA JET si e' conclusa la prima fase di progettazione e realizzazione della strumentazione atta alla misura ECE con linea di vista obliqua e si e' ottenuto un nuovo contratto per il 2006. Sul fronte delle ricadute tecnologiche della fisica del plasma si sono sviluppate ricerche con la macchina a cuspide magnetica con sorgente di plasma tramite accoppiamento capacitivo a 13,56 MHz: 1. studio della formazione dell’idrogeno tramite la pirolisi (in ambiente plasma) del metano per mezzo di miscele argon-metano in varie concentrazioni; 2. produzione di film di carbonio-idrogeno (tipo a-H:C) tramite pirolisi del metano. Nel settore dei trattamenti al plasma dei materiali IFP ha svolto attività inerenti la modificazione superficiale di materiali con impianti di “Plasma treatment” e PECVD sviluppando le seguenti ricerche: 1.Contratto Luxottica: Studio, sperimentazione e individuazione di condizioni di plasma ottimali per la modificazione superficiale di lenti oftalmiche al fine del conferimento di proprietà di idrorepellenza con trattamenti di polimerizzazione in fase plasma. 2.Contratto Ecopack: Studio, sperimentazione e individuazione di condizioni di plasma ottimali per la modificazione superficiale di carte alimentari al fine del conferimento di proprietà di nuove proprietà funzionali. 3.Contratto Ecotec: Sperimentazione di plasma per processi di estrazione di componenti organici presenti in terreni contaminati dell’industria chimica e petrolchimica. 4. Contratto Fondazione Scientifica Cariplo-Politecnico di Milano (2005-2006): Sviluppo di tecniche di fonderia,saldatura, e modificazione superficiale per materiali compositi a matrice metallica.

Proposta di interventi organizzativi Sul lungo periodo si aprono ampie prospettive perla fisica del plasma sia nei progetti mondiali per la fusione (ITER) che per varie applicazioni tecniche, in cui la competenza nella fisica delle onde e.m. nel plasma, patrimonio culturale dell'IFP e' fondamentale. Occorre irrobustire le capacita' operative sostenendo il turnover naturale di personale in modo adeguato e attrezzando il laboratorio con attrezzature sperimentali mirate allo sviluppo dei principali probermi affrontati.

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Page 88: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

ISTITUTO GAS IONIZZATI Missione

Incrementare studi e ricerche di ingegneria e fisica sulla fusione termonucleare controllata e sviluppare il progetto RFX (Sperimentazione sulla macchina RFX). Direttore: Prof Giorgio Rostagni Sede principale: Corso Stati Uniti, 4 - 35127 Padova PD Veneto Superficie immobile: XX mq Sito web dell'Istituto: http://www.igi.cnr.it Risorse umane

Risorse umane ricercatori tecnologi* associati di ricerca tecnici amministrativi totale personale anno

A B C D E=A+B+C+D 2003 26 0 22 5 53 2004 26 0 22 5 53 2005

* Età media dei ricercatori : Elenco del Personale (dati al 31/12/2005): liv. Ortolani Sergio I Piovan Roberto I Antoni Vanni II Gaio Elena II Martini Stefano II Toigo Vanni II Zaccaria Pierluigi II Cappello Susanna III Carraro Lorella III De Lorenzi Antonio III Innocente Paolo III Luchetta Adriano Francesco III Manduchi Gabriele III Marchiori Giuseppe III Marrelli Lionello III Martines Emilio III Murari Andrea III

liv.Paccagnella Roberto III Pasqualotto Roberto III Pomaro Nicola III Puiatti Maria Ester III Scarin Paolo III Serianni Gianluigi III Taliercio Cesare III Valisa Marco III Polato Sandro IV Ballarano Elena V Barbato Paolo Valentino V Maniero Moreno V Masiero Anna Maria V Orlando Maria Teresa V Paccagnella Ugo V Rizzieri Roberto V Rosa Flavio V

liv.Simionato Paola V Caon Federico VI Capobianco Roberto VI Carraro Manola VI Degli Agostini Fabio VI Fincato Michele VI Galletto Patrizia VI Ghiraldelli Raffaele VI Lazzaro Gabriele VI Molon Ivano VI Moressa Modesto VI Sottocornola Aldo VI Zampiva Enrico VI Cervaro Vannino VII Biasutti Nives VIIIPerdon Emiliano VIII

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Personale esterno partecipante

Risorse umane che collaborano alla realizzazione delle attività

anno ricercatori associati

operanti al cnr assegnisti di ricerca dottorandi borsisti laureandi totale

2003 2004 2005

Risorse finanziarie

Risorse utilizzate (full cost) attività coperte da fonti

interne attività coperte da fonti

esterne totale

preventivo consuntivo preventivo consuntivo preventivo consuntivo anno

A B C D E F G = F +risorse da

esercizi precedenti 2003 - 4.035 - 167 - 4.202 4.708 2004 3.637 3.547 0 251 3.637 3.798 4.339 2005

valori in migliaia di euro

Risorse gestite direttamente trasferimenti dal centro entrate da terzi totale

nell’esercizio da esercizi precedenti preventivo consuntivo preventivo consuntivo

anno

A B C D E F=B+D+E 2003 - 959 - 7 - - 2004 795 901 0 7 546 1.455 2005

valori in migliaia di euro

Indicatori finanziari anno Fondi Interni

per ricercatore Fondi Totali

per ricercatore Risorse esterne per ricercatore

Fattore di amplificazione

2003 2004 136,4 166,9 30,5 1,223 2005 valori in migliaia di euro

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Page 91: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prodotti della ricerca

anno Articolo su rivista

Capitolo di libro Libro Brevetto

Risultato di valutazione applicativa

Progetto, composizione,disegno e design

Performance, mostra ed

esposizione

Manufatto ed opera d'arte

2003 32 - - - - 2 - 8 2004 18 - - - - 11 - 6 2005

Elenco prodotti scientifici indicati dall’Istituto per la valutazione del CIVR

ARTICOLI ISI

P.Sonato 2, V.Antoni 1, L.Carraro 1, M.Puiatti 1, G.Serianni 1, P.Scarin 1, M.Spolaore 4, M.Valisa 1, P.Zaccaria 1 Particle control systems at the edge of RFP experiments PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION

P. Zanca 4, E. Martines 1, T. Bolzonella 4, S. Cappello 1, S. C. Guo 4, P. Martin 2 , S. Martini 1, S. Ortolani 1, R. Paccagnella 1 , D. Terranova 4 , M. Viterbo 4 Analysis of phase locking of tearing modes in reversed field pinch plasmas PHYSICS OF PLASMAS

A. Cravotta 2, G. Spizzo 4, D. Terranova 4, T. Bolzonella 4, P. Franz 4, L. Marrelli 1, P. Martin 2, S. Martini 1, S. Ortolani 1 A statistical analysis of pulsed poloidal current drive in the Reversed Field eXperiment PHYSICS OF PLASMAS

R Lorenzini 3, L Garzotti 1, B Pégourié 5, P Innocente 1, S Martini 1 Analysis and modelling of plasma response to pellet injection in RFX PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION

R. Paccagnella 1, D. Gregoratto 5 and A. Bondeson 5 Feedback control of resistive wall modes in reversed field pinches NUCLEAR FUSION

R. Paccagnella 1, D.D. Schnack 5, M.S. Chu 6 Feedback studies on resistive wall modes in the reversed field pinch PHYSICS OF PLASMAS

L. Marrelli 1, P. Martin 2, G. Spizzo 4, P. Franz , B. E. Chapman 5, D. Craig 5, J. S. Sarff 5, T. M. Biewer 5, S. C. Prager 5, J. C. Reardon5 Quasi-single helicity spectra in the Madison Symmetric Torus PHYSICS OF PLASMAS

P. Franz 4, L. Marrelli 1, P. Martin 2, R. Pasqualotto 1, I. Predebon 2, G. Spizzo 4 Experimental investigation of plasma topological properties in the Reversed Field Pinch EUROPHYSICS LETTERS

P.Franz 4, L.Marrelli 1, A.Murari 1, G.Spizzo 4, P.Martin 2

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Page 92: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Soft x-ray Tomographic Imaging in the RFX Reversed Field Pinch NUCLEAR FUSION

L. Carraro 1, M.E. Puiatti 1, F. Sattin 4, P. Scarin 1, M. Valisa1 Impurity transport during Pulsed Poloidal Current Drive experiment in the Reversed Field Pinch Experiment RFX PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION

M.Mattioli 4, K.B. Fournier 5, M.E. Puiatti 1, M.Valisa 1, L. Carraro 1, I. Coffey 6, M. O’Mullane 7, F. Sattin 4, P. Scarin 1 Experimental and simulated vuv spectra from the JET Tokamak and the Reversed Field Pinch RFX PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION

M.E.Puiatti 1, M.Valisa 1, M. Mattioli 4, T. Bolzonella 4, A. Bortolon 4, I.Coffey 5, R.Dux 6, M.von Hellermann 7, P.Monier-Garbet 8, M.F.F.Nave 9, J.Ongena 10, and contributors to the EFDA-JET work program Simulation of the time behaviour of impurities in Jet Ar-seeded discharges and its relation with sawtoothing and RF heating PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION

V. Antoni 1, V. Carbone 5, R. Cavazzana 4, G. Regnoli 4, N. Vianello 4, E. Spada 4, L. Fattorini 6, E. Martines 1, G. Serianni 1, M. Spolaore 4, L. Tramontin 6, P. Veltri 5 Transport Processes in Reversed-Field-Pinch Plasmas:Inconsistency with the Self-Organized-Criticality Paradigm PHYSICAL REVIEW LETTERS

E. Spada 4, V. Carbone 5, R. Cavazzana 4, L. Fattorini 6, G. Regnoli 4,N. Vianello 4, V. Antoni 1, E. Martines 1, G. Serianni 1, M. Spolaore 4, L. Tramontin 6 Search of Self-Organized Criticality Processes in Magnetically Confined Plasmas: Hints from the Reversed Field Pinch Configuration PHYSICAL REVIEW LETTERS

V. Antoni 1, E. Martines 1, G. Regnoli 4, G. Serianni 1, N. Vianello 4, P. Veltri 5, V. Carbone 6 Electrostatic turbulence intermittency and MHD EUROPHYSICS LETTERS

V.Antoni 1, M. Valisa 1, L. Apolloni 3, M. Bagatin 2, W. Baker 4, O. Barana 4, T. Bolzonella 4, A. Buffa 2, A. Canton 4, S. Cappello 1, L. Carraro 1, R. Cavazzana 4, G. Chitarin 2, S. Dal Bello 4 et all. Transport Mechanisms and Enhanced Confinement Studies in RFX NUCLEAR FUSION

R. Piovan 1, F. Gnesotto 2, S. Ortolani 1, W. Baker 4, O. Barana 4, R. Cavazzana 4, G. Chitarin 2, S. Dal Bello 4, A. De Lorenzi 1, P. Fiorentin 2, E. Gaio 1, L. Grando 4, A. Luchetta 1, G. Manduchi 1, G. Marchiori 1, D. Marcuzzi 4 et all. RFX Machine and Power Supply Improvements for RFP Advanced Studies FUSION ENGINEERING AND DESIGN

O. Barana 4, A. Luchetta 1, G. Manduchi 1, C. Taliercio 1 Design Choices for Control and Data Acquisition in RFX FUSION ENGINEERING AND DESIGN

A. De Lorenzi 1, I. Benfatto 5, F. Milani 4, E. Sachs 6, W. Weigand 6

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Page 93: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Technological development of the RFX energy transfer, protection and switching systems FUSION ENGINEERING AND DESIGN

E. Gaio 1, R. Piovan 1, V. Toigo 1, I. Benfatto 5 The control system of the ITER vertical stabilization converter FUSION ENGINEERING AND DESIGN

G. Marchiori 1, M. Cavinato 4, A. Masiello 2, R. Paccagnella 1 Electromagnetic modeling for the active control of MHD modes in RFX FUSION ENGINEERING AND DESIGN

P. Bettini 5, M. Cavinato 4, G. Marchiori 1 Two-dimensional non-linear model of reversed field pinch plasma evolution NUCLEAR FUSION

RAPPORTI

Barzon, A. Murari Misure di campo magnetico statico con sensore di pressione Penningvac.

Barzon, A. Murari Ultra High Vacuum Properties of Some Engineering Polymers.

Barzon, A. Murari Confronto tra due modelli di guarnizioni in PEEK e tenute Elicoflex per applicazioni UHV.

G. Lazzaro Specifica tecnica per il collegamento dei trasformatori di fornitura Celme denominati GQTR03; GQTR04 , 8/5/2003 , SXANT085

F. Caon Procedure di collaudo e taratura della scheda elettronica per la trasmissione di segnali analogici denominata KLINK.

E. Martines Considerazioni sul ruolo del rapporto d'aspetto nelle prestazioni degli esperimenti RFP

N. Pomaro Manufacturing and testing specifications for the terminations of mineral insulated cable in the enhanced halo currents diagnostic for JET

N. Pomaro Manufacturing and testing specifications for mineral insulated cable in the enhanced halo currents diagnostic for JET

A. Barzon, N. Pomaro, P. Sonato Qualification tests of the mineral insulated cable terminations for jet-ep HCS systems

G. Serianni Remarks on some langmuir measurements in the mantis source

G. Marchiori, A. Masiello, G. Mella

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Page 94: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Sistema per la prova a tensione applicata del giunto poloidale sovrapposto della scocca di RFX.

M. Fincato, G. Marchiori, R. Rizzieri Collaudi dei sensori termici della camera da vuoto.

E. Gaio, A. Luchetta, C. Taliercio, V. Toigo Descrizione e nomenclatura del nuovo sistema di alimentazione toroidale e dei segnali scambiati con Sigma

M. Maniero, N. Pomaro, P. Sonato Leak tightness tests of the mineral insulated cable terminations for JET-EP-HCS system: prototypes by Thermo Est

A. Barzon, L. Lotto, M. Maniero, D. Marcuzzi, S. Peruzzo, N. Pomaro, G. Serianni, P. Sonato, Ph. Andrew, V. Riccardo Qualification tests of the mineral insulated cable terminations for JET-EP HCS system: prototypes by termics

L. Lotto, M. Maniero, N. Pomaro, P. Sonato Qualification tests of the mineral insulated cable terminations for JET-EP HCS System: prototypes by Thermo Est

N. Pomaro Specifica tecnica per la realizzazione dell’elettronica di condizionamento per le misure elettromagnetiche di RFX modificato

A. Barzon, A. Murari Comparison of new PEEK seals with traditional Helicoflex for Ultra High Vacuum applications

R. Rizzieri Progetto e costruzione di un rack di controllo per laser CO e CO2 per l’attivittà sperimentale di F.T.U.

A. Murari, C. Vinante Proposta per lo sviluppo di un sensore per la misura della radiazione FIR

M. Maniero, G. Mella Rapporto della ricerca perdite sulle saldature delle semicamere dopo le modifiche per il sistema “ISIS”

M. Maniero Rapporto della ricerca perdite sulla seconda serie di prototipi d’allumina forniti dall’Enea di Faenza il 21/02/2003

A. Sottocornola Prove di funzionamento della testa a ionizzazione IE21 in campo magnetico e in temepratura.

A. Sottocornola Relazione sulle prove effettuate sui cercafughe Leybold, Pfeiffer, Alcatel

F. Caon

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Page 95: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prove di tipo sull’interruttore di ITER: progetto e realizzazione del sistema di protezione del By-Pass Statico

RISULTATI PROGETTUALI

A. Luchetta 1, C. Taliercio 1, G. Manduchi 1, O. Barana 4 Sistema di controllo in tempo reale delle instabilità magnetoidrodinamiche del plasma di RFX

M. Valisa 1, L. Carraro 1, M.E. Puiatti 1, F. Sattin 4, P. Scarin 1, A.A. Ivanov 5 Iniettore di neutri per diagnostica di scambio carica per RFX

G. Serianni 1, T. Bolzonella 4, R. Cavazzana 4, G. Marchiori 1, N. Pomaro 1, W. Baker 4, S. Dal Bello 4, L. Lotto 2, D. Marcuzzi 4, M. Monari 4, C. Taliercio 1 Integrated System of Internal Sensors (ISIS) - Sistema integrato di sensori interni

E. Gaio 1, V. Toigo 1, N. Balbo 2, A. Tescari 5, G. Sauli 5 Sistema di 192 amplificatori veloci di elevata potenza per il controllo delle instabilità magnetoidrodinamiche in RFX

V. Toigo 1, L. Zanotto 4, R. Piovan 1, P. Bordignon 5, M. Perna 5, A. Coffetti 5 Sistema di alimentazione del circuito di campo toroidale di RFX

R. Piovan 1, A. De Lorenzi 1, E. Gaio 1, V. Toigo 1, A. Luchetta 1, L. Zanotto 4, F. Milani 4, C. Taliercio 1, G. Manduchi 1, T. Bonicelli 5, E. Salpietro 5, P. Mondino 5, E. Sachs 7, D. Hrabal 7, S. Shaw 6 Assessment sperimentale degli interruttori per i circuiti di scarica e protezione di ITER

P. Zaccaria 1, P. Sonato 2, W. Baker 4, S. Dal Bello 4, D. Marcuzzi 4, A. Masiello 2 Copper shell and toroidal support structure for RFX

R. Cavazzana 4, P. Scarin 1, G. Serianni 1 Optical and Electrical Diagnostics for the Investigation of Edge Turbulence in Fusion Plasmas

A. Canton 4, P.Innocente 1, S. Martini 1 Interferometro a scansione con misura e compensazione delle vibrazioni a lunghezze d’onda nell’infrarosso intermedio per misure di densità di plasma nell’esperimento Frascati Tokamak Upgrade

Roberto Pasqualotto 1, Per Nielsen 5 Diagnostiche di scattering Thomson per RFX

R. Piovan 1, V. Toigo 1, E. Gaio 1, L. Zanotto 4, P. Bordignon 5, T. Cansani 5 High Voltage Booster con ridotta emissione di armoniche per la stabilizzazione della tensione di linea in applicazioni ferroviarie

R. Piova 1, E. Gaio 1, T. Consani 5, P. Bordignon 5 Protezione tramite cortocircuitatori veloci a tiristori di banchi di condensatori per la compensazione serie di linee elettriche

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Page 96: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Principali collaborazioni

Consorzi: Consorzi RFX

EPR italiane: ENEA

Privati: RIT Stoccolma; AIST Tsukuba; IPP Garching; CEA Cadarache; Jet (Culham)

UE: Euratom

Università: Università di Padova; Università del Winsconsin

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Page 97: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei Contratti Contratti attivi Contratti passivi

ENEL ENERGIA SPA • Fornitura energia elettrica • ENEL Giugno 2005 • ENEL aprile 2005 • ENEL energia marzo 2005

APS TRADE SRL • APS GAS marzo 2005 • Servizio fornitura GAS APRILE 05

TELECOM ITALIA SPA • Telecom III bimestre 2005

L. GEMMO & FIGLI s.n.c. • Contratto di manutenzione per impianti e attrezzature di RFX per il 2003, ditta Gemmo -

Thiene (VI).

TiFS Ingegneria s.r.l. • Predisposizione documentazione necessaria per il conseguimento del CPI e progettazioni

esecutive di alcuni impianti o parti di essi - TiFS Ingegneria, Padova

ASIRobicon S.p.A. • Attività di ottimizzazione delle prestazioni del sistema di controllo e di supervisione dei

convertitori alternata/continua e del Sistema di Elaborazione dei Segnali di Protezione (SESP) di RFX.

MAN TURBOMACCHINE S.R.L. • Ordine alla MAN TURBOMACCHINE srl per attività di montaggio e allieneamento delle

diagnostiche di RFX.

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Page 98: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco delle principali attrezzature scientifiche - 4 gruppi di interruzione di correnti continue con tubi in vuoto da 50 kA, 35 kV - 4 sistemi da 48 convertitori dc/ac ad IGBT da 650 V, 400 A, 10 kHz - Chiuditori rapidi (t<10 us) (meccanici/statici) per alte correnti: 4x(50 kA, 35 kV) 4x(25 kA, 35 kV) - Complesso toroidale (camera, scocca, avvolgimenti, misure) per la produzione di plasmi <2MA - Lanciatore di otto pellet criogenici di idrogeno con 5×10**20 atomi e velocità fino a 1500 m/sec - Moduli a tiristori di conversone ac/dc per impulso: 12x(1.35 kV, 12.5 kA), 8x(1.35 kV,6.25 kA) - Rete di PLC per l'automazione di impianti estremamente complessi - Serie di 12 inverter ad IGCT da 6 kA, 3kV, 720 Hz e 14 interruttori statici per c.c. da 16 kA, 4 kV - Sistema multicanale (N>1000) programmabile per la generazione e acquisizione di segnali rapidi - Sottostazione di trasformazione da 2x50 MVA, 400/21.6 kV e relativo quadro di MT in SF6 - Thomson scattering a singolo impulso con laser al rubinio, E=15 J, T=25 ns - Tomografia di emissione di raggi X a 78 canali con filtri al Be Istituti con i quali si collabora

Istituti CNR esecutori di moduli di attività di commessa coordinata dall'Istituto

Istituti CNR coordinatori di commesse di cui l'Istituto è esecutore di moduli di attività

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Page 99: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2005: Piano annuale 2005

Esperimento RFX ed attività collegate

Temi

Tematiche di ricerca:

Sperimentazione su RFX per caratterizzare i nuovi regimi di plasma ottenibili grazie alle modifiche apportate alla macchina e ai nuovi sistemi di controllo delle instabilità MHD. Acquisizione di competenze, sviluppo di studi e progettazione dell ‘ Iniettore di Fasci di Neutri da Ioni Negativi volti a presentare un ‘ offerta idonea per ottenere l ‘ assegnazione a Padova dell ‘ incarico di realizzare l ‘ impianto ‘ Neutral Beam Test Facility ‘

Stato dell'arte:

L ‘ Istituto Gas Ionizzati costituisce asse portante del Consorzio RFX, costituito nel 1996 per rendere più efficace la collaborazione tra CNR, ENEA ed Università di Padova; esso opera in Associazione con Euratom nel contesto del Programma Europeo di ricerche sulla fusione. Ciò assicura la base del collegamento con gli altri laboratori europei e l ‘ integrazione programmatica con gli istituti italiani (IFP-CNR di Milano e UTS Fusione dell ‘ ENEA).

Azioni

Attività in corso:

Completato il riassemblaggio della macchina RFX, con l ‘ integrazione delle modifiche introdotte a seguito dei precedenti esperimenti, è in via di completamento il ‘ commissioning ‘ integrato e l ‘ avvio delle campagne sperimentali. In ambito EFDA, si è concluso un primo contratto per la progettazione del Neutral Beam Injector; un secondo contratto è in corso di definizione con il Consorzio RFX.

Azioni da svolgere e punti critici:

La sperimentazione in RFX sulla dinamica dei modi MHD prevede l’ottimizzazione dei nuovi sistemi di alimentazione e del sistema di controllo integrato in tempo reale delle instabilità di plasma; in parallelo vi è la necessità di ampliare e integrare i sistemi diagnostici (nuove misure magnetiche, Thomson scattering, Neutral Beam diagnostico). La sperimentazione sarà dedicata alla caratterizzazione del comportamento del plasma fino a correnti di 1 MA. Lo sviluppo degli Iniettori di Neutri da Ioni Negativi sarà continuato con gli studi atti a mettere in luce gli elementi critici dell’iniettore e proporre successivamente le soluzioni ottimali. Le attività previste richiedono il mantenimento dell'attuale livello di finanziamento del CNR e degli altri enti coinvolti. Per l'iniettore di neutri è necessario un apposito finanziamento da ITER ed in parte italiano. E' indispensabile l'acquisizione di nuovo personale CNR.

Collaborazioni e committenti:

Sono previste collaborazioni con i laboratori RFP (RIT Stoccolma, Università del Wisconsin e l'AIST Tsukuba). Inoltre, sono previste attività di collaborazione scientifica e tecnologica nell'ambito EFDA con il JET Culham e altri laboratori europei (ENEA Frascati, IPP Garching e CEA Cadarache).

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Page 100: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Finalità

Obiettivi:

Gli obiettivi sono lo sviluppo di conoscenze sui plasmi ad alto beta, in regimi di densità e fluttuazioni attualmente inesplorati e la realizzazione e messa a punto di dispositivi complessi per il riscaldamento addizionale in ITER. Sono necessarie competenze di fisica, sia in ambito teorico che sperimentale, e relative a tecnologie elettriche, meccaniche e dei materiali. Sono richieste nuove competenze per raggiungere gli obiettivi previsti e fissati all ‘ interno del programma Euratom.

Risultati attesi nell'anno:

I risultati attesi prevedono inizialmente, alla ripresa dell’esperimento, la conferma dei risultati ottenuti con il precedente layout di RFX. Il mantenimento dell’equilibrio del plasma e l’identificazione del suo comportamento in presenza dei primi esperimenti di controllo della configurazione magnetica, soprattutto in relazione allo sviluppo dei modi MHD, sono i principali risultati attesi nella seconda parte dell’anno. Gli studi per lo sviluppo degli iniettori di fasci di neutri da ioni negativi dovrebbero condurre ad elaborare il progetto completo della soluzione alternativa denominata SINGAP e a verificare la fattibilità tecnica di alcuni componenti critici d’impianto.

Potenziale impiego:

- per processi produttivi: elettronica di potenza, trattamenti al plasma - per risposte a bisogni individuali e collettivi: la fusione controllata ha rilevanza per il potenziale impiego come fonte energetica, alternativa ai combustibili fossili e a limitato impatto

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Page 101: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Preconsuntivo 2005 Esperimento RFX ed attività collegate

Aggiornamento commento sui punti critici

Il finanziamento da parte del CNR alle attività previste nel 2005 è leggermente al di sotto di quanto previsto, mentre il finanziamento da parte degli altri enti coinvolti, pur accertato alla fine dell'anno, è in linea con quanto atteso. Rimane ancora valida la necessità di un apposito finanziamento da ITER e in parte italiano, per la realizzazione dell’iniettore di neutri. La situazione del personale CNR si è ulteriormente aggravata in quanto, nonostante si consideri indispensabile l’acquisizione di nuovo personale per far fronte alle attività programmate, il personale dell’Istituto è diminuito di una ulteriore unità durante l’anno in corso.

Collaborazioni

Le collaborazioni con gli altri laboratori RFP sono proseguite e hanno riguardato tra l'altro: studi di turbolenza e trasporto nel plasma con il RIT di Stoccolma, misure e sviluppi tramite tomografia con MST dell'Università del Wisconsin, la sperimentazione del Complex Gas puffing Imaging (CGPI) e studi di trasporto nel PPCD con l'AIST di Tsukuba. Le collaborazioni, anche in ambito EFDA, con gli esperimenti Tokamak hanno principalmente riguardato: studi di traporto e predizione delle disruzioni nel JET,studi di trasporto e ottimizzazione delle prestazioni dell'Interferometro a scansione (realizzato da RFX) su FTU. Vi sono stati anche contributi per la realizzazione degli sviluppi previsti nel programma JET, relativamente ai sistemi di sensori magnetici, alla diagnostica Thomson Scattering ad alta risoluzione e al progetto di parete ITER-like.

Commento su eventuali scostamenti

Non sono da segnalare scostamenti tra l’attività programmata e quella effettuata. E’ invece da sottolineare come i risultati raggiunti siano stati di livello eccezionale e ben superiori alle attese.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati conseguiti alla ripresa della sperimentazione su RFX sono stati estremamente positivi e superiori a quanto preventivato. Infatti non solo sono stati rapidamente raggiunti i medesimi risultati ottenuti con il precedente layout di RFX, ma si sono esplorate le nuove potenzialità ottenendo risultati estremamente incoraggianti. E’ stato realizzato sia il controllo dell’equilibrio che della configurazione magnetica che hanno chiaramente dimostrato che una scocca con costante di tempo lunga non è necessaria per il mantenimento della configurazione RFP. Lo studio per lo sviluppo degli iniettori di fasci di neutri, nella soluzione con singola griglia di accelerazione a 1 MV, è stato portato a termine secondo quanto previsto, e l’analisi della fattibilità tecnica di alcuni componenti critici (trasformatori d’isolamento, linea di trasmissione in SF6) è tuttora in corso.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2006:

Esperimento RFX ed attività collegate

Dati generali Progetto: Partecipazione ai programmi nazionali e internazionali sulla Fusione Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto gas ionizzati Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: GIORGIO ROSTAGNI Elenco dei partecipanti liv. Antoni Vanni II Ballarano Elena V Barbato Paolo Valentino V Biasutti Nives VIII Caon Federico VI Capobianco Roberto VI Cappello Susanna III Carraro Lorella III Carraro Manola VI Cervaro Vannino VII De Lorenzi Antonio III Degli Agostini Fabio VI Fincato Michele VI Gaio Elena II Galletto Patrizia VI Ghiraldelli Raffaele VI Innocente Paolo III

liv.Lazzaro Gabriele VI Luchetta Adriano Francesco III Manduchi Gabriele III Maniero Moreno V Marchiori Giuseppe III Marrelli Lionello III Martines Emilio III Martini Stefano II Masiero Anna Maria V Molon Ivano VI Moressa Modesto VI Murari Andrea III Orlando Maria Teresa V Ortolani Sergio I Paccagnella Roberto III Paccagnella Ugo V Pasqualotto Roberto III

liv.Perdon Emiliano VIIIPiovan Roberto I Polato Sandro IV Pomaro Nicola III Puiatti Maria Ester III Rizzieri Roberto V Rosa Flavio V Scarin Paolo III Serianni Gianluigi III Simionato Paola V Sottocornola Aldo VI Taliercio Cesare III Toigo Vanni II Valisa Marco III Zaccaria Pierluigi II Zampiva Enrico VI

Temi

Tematiche di ricerca Sperimentazione su RFX per caratterizzare i nuovi regimi di plasma ottenibili grazie alle modifiche apportate alla macchina e ai nuovi sistemi di controllo delle instabilità MHD. Studio dei plasmi RFP ad alte correnti, anche al fine di determinare le leggi di scala per le principali grandezze caratteristiche (confinamento, temperatura, sviluppo dei modi MHD, ecc.). Acquisizione di competenze, sviluppo di studi e progettazione dell'Iniettore di Fasci di Neutri da Ioni Negativi volti a presentare un'offerta idonea per ottenere l'assegnazione a Padova dell'incarico di realizzare l'impianto 'Neutral Beam Test Facility'

Stato dell'arte L'Istituto Gas Ionizzati costituisce asse portante del Consorzio RFX, costituito nel 1996 per rendere più efficace la collaborazione tra CNR, ENEA ed Università di Padova; esso opera in Associazione con Euratom nel contesto del Programma Europeo di ricerche sulla fusione. Ciò assicura la base del collegamento con gli altri laboratori europei e l'integrazione programmatica con gli istituti italiani (IFP-CNR di Milano e UTS Fusione dell'ENEA).

Azioni

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Page 103: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Attività da svolgere Sulla base degli ottimi risultati raggiunti nel 2005, le attivita' previste su RFX sono rivolte a continuare l'esplorazione delle nuove possibilita' sperimentali derivanti dalle modifiche apportate all'impianto. Si continuera' nell'ottimizzazione delle prestazioni di plasma e negli studi sul controllo attivo dei Resistive Wall Modes e dei Tearing Modes anche a correnti via via crescenti. Le due linee di attivita' sono strettamente correlate, come e' stato messo in luce dai risultati ottenuti nel 2005. Sono altresi' previste significative attivita' teoriche di supporto alla sperimentazione, come pure il completamento di alcuni sviluppi diagnostici, rinviati dal 2005 anche per restrizioni di carattere finanziario. In attesa di una decisione definitiva sull'assegnazione della Test Facility per lo sviluppo dei sistemi di Iniettori di Neutri per ITER, continueranno le attivita' preparatorie in corso nel 2005, anche attraverso un nuovo contratto EFDA.

Punti critici e azioni da svolgere Le attivita' previste richiedono il mantenimento dell'attuale livello di finanziamento del CNR e degli altri enti coinvolti. L'Istituto anche nel corso del 2005 ha visto una riduzione del personale per trasferimenti e dimissioni, mentre per perseguire i programmi previsti e' indispensabile acquisire nuovo personale CNR.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Gli studi e sviluppi previsti richiedono competenze di fisica, sia in ambito teorico che sperimentale, e relative a tecnologie elettriche, meccaniche e dei materiali. E' richiesta l'acquisizione di nuove competenze per raggiungere gli obiettivi previsti e fissati all'interno del programma Euratom, soprattutto per l'eventuale realizzazione della Test Facility per lo sviluppo dell'Iniettore di Neutri per ITER. Le tecnologie richieste sono legate alla realizzazione degli impianti sperimentali e al loro utilizzo: sono presenti tecnologie elettriche (alte tensioni, conversione dell'energia elettrica per alte potenze, applicazioni elettriche impulsive), meccaniche (materiali, meccanica di precisione, calcoli strutturali) e delle diagnostiche per plasmi (spettroscopia, interferometria, scattering, fasci neutronici). Le tecniche di indagine utilizzate sono di tipo sperimentale con significativi apporti da studi di carattere teorico.

Collaborazioni (partner e committenti) Sono previste collaborazioni con i laboratori RFP (RIT Stoccolma, Università del Wisconsin e l'AIST Tsukuba). Inoltre, sono previste attività di collaborazione scientifica e tecnologica nell'ambito EFDA con il JET Culham e altri laboratori europei (ENEA Frascati, IPP Garching e CEA Cadarache).

Finalità

Obiettivi Gli obiettivi sono lo sviluppo di conoscenze sui plasmi ad alto beta, in regimi di densità, corrente e fluttuazioni attualmente inesplorati e la realizzazione e messa a punto di dispositivi complessi per il riscaldamento addizionale in ITER.

Risultati attesi nell'anno Si intende raggiungere una corrente di plasma prossima a 1 MA in RFX con ottimizzazione dell'equilibrio, dello start-up e della scocca virtuale. L'efficacia delle differenti tecniche per il miglioramento del confinamento, quali OPCD, PPCD e QSH, sara' verificata con gli accresciuti livelli di corrente di plasma esplorando differenti condizioni operative. Il progetto della soluzione alternativa di Iniettore di Neutri per ITER (con sorgente di ioni a radiofrequenza e singola griglia di accelerazione) verra' completato durante l'anno. Successivamente, in presenza della decisione di realizzare la Test Facility a Padova, saranno ricavate attraverso studi ulteriori tutte le informazioni tecniche necessarie per la preparazione delle Specifiche di gara.

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Page 104: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Potenziale impiego - per processi produttivi Elettronica di potenza, sistemi di interruzione in vuoto, trattamenti al plasma.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi La fusione controllata ha rilevanza per il potenziale impiego come fonte energetica, alternativa ai combustibili fossili e a limitato impatto ambientale.

Moduli

Modulo: Esperimento RFX ed attività collegate Istituto esecutore: Istituto gas ionizzati Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+92203 1379 260 1250 5092 0 1639 595 N.D. 5687

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

25 50 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 16 0 16 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Proposte di attività di ricerca spontanea a tema libero presentate Scheda di autovalutazione (attività 2005) Elementi di autovalutazione L’Istituto Gas Ionizzati costituisce asse portante del Consorzio RFX, fondato per rendere più efficace e stabile la collaborazione tra CNR, ENEA ed Università di Padova; il personale dell’Istituto è quasi tutto comandato presso il Consorzio RFX, nel cui ambito si realizzano le finalità dell’IGI. Gli obiettivi e i risultati attesi dell’IGI, come pure i risultati conseguiti nel corso dell’anno, sono pertanto integrati con quelli propri del Consorzio RFX. L’Istituto afferisce al Dipartimento Energia e Trasporti e la sua attività è interamente riconducibile a quanto programmato all’interno della Commessa “Esperimento RFX e attività collegate” del Progetto P5 “Partecipazione ai programmi nazionali e internazionali”. Non sono state attivate attività di ricerca a tema libero, né attività di sviluppo competenze. Questo è principalmente dovuto alla mancanza di risorse di personale; l’Istituto conta infatti 51 unità, 8 delle quali a tempo determinato, ben al di sotto delle 65 presenti e previste a suo tempo per l’esecuzione dei programmi assegnati. Quattro sono i dipendenti a tempo parziale. Il programma 2005 è parte di un programma pluriennale, integrato con quello italiano ed europeo, che abbraccia i prossimi sei anni per la macchina RFX e dieci anni nell’ambito della realizzazione di ITER. Il programma di attività 2005, in linea con quanto previsto nel “2005 Activity Programme” del Consorzio RFX, conteneva come obiettivi principali l’avvio, dopo cinque anni di fermata, della sperimentazione su RFX per caratterizzare i nuovi regimi di plasma ottenibili grazie alle modifiche apportate alla macchina, e gli studi per lo sviluppo degli iniettori di fasci di neutri da ioni negativi per ITER, al fine di ottenere l’assegnazione a Padova del laboratorio dedicato di prova. L’attività svolta nel 2005 è estesamente documentata, per il periodo gennaio-settembre 2005, nel documento “2005 Activity Report” del Consorzio RFX. - Programma RFX Gli obiettivi raggiunti sono di estremo interesse e molto superiori alle attese, in quanto già nelle prime prove di controllo attivo dei modi MHD e della configurazione, si è pressoché raddoppiata la durata della scarica e il tempo di confinamento rispetto alle prove effettuate prima delle modifiche. Tali risultati estremamente positivi, in particolare nella stabilizzazione dei “Resistive Wall Modes” e nel funzionamento con scocca virtuale, hanno chiaramente dimostrato per la prima volta che una scocca con costante di tempo lunga non è necessaria per il mantenimento della configurazione RFP. Le sperimentazioni inizialmente previste e tutte condotte sono state: 1) si sono rapidamente riprodotte le prestazioni ottenute da RFX in operazione senza l’utilizzo dei nuovi controlli attivi; 2) il controllo attivo in tempo reale dell’equilibrio della colonna di plasma, per la prima volta introdotto in una macchina RFP, è stato sperimentato con pieno successo; 3) utilizzando la maggiore flessibilità dei nuovi sistemi di alimentazione allo stato solido del circuito toroidale, si sono estese le precedenti sperimentazione “Oscillating Poloidal Current Drive”, “Oscillating Field Current Drive” e la rotazione indotta del “locking” del plasma tramite perturbazioni rotanti di tipo m=0, introducendone di ulteriori denominate “Self Similar Current Decay” e “Reversed Field Tokamak; 4) si sono iniziate le indagini sul controllo dei modi MHD che prevedono l’utilizzo delle 192 bobine a sella, programmando inizialmente un funzionamento che riproduce quello di una scocca ideale virtuale. I primi risultati con correnti plasma di 600 kA hanno evidenziato una significativa riduzione dei modi MHD, una rilevante durata degli impulsi (circa 5 volte la costante di tempo della scocca) ben superiore a quanto raggiunto in passato che potrebbe essere incrementata aumentando la potenzialità dei sistemi di alimentazione, un aumento del 50-100% del tempo di confinamento rispetto al passato. - Programma Iniettore di neutri basato su ioni negativi Si è operato per produrre un progetto di dettaglio, sia per la parte riguardante l’iniettore che per il sistema di alimentazione, nell’ipotesi di adottare un acceleratore a singolo stadio da 1 MV e di utilizzare una sorgente di ioni basata sulla radiofrequenza. Particolare cura è stata posta al progetto del passante per alta tensione (1 MV),

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Page 106: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

che deve essere adattato alla soluzione con singolo stadio; tale passante provvede alla separazione tra l’area a diretto contatto con la camera da vuoto di ITER e la linea di trasmissione da 1 MV in SF6. Le analisi di fattibilità della linea di trasmissione da 1 MV in SF6 e dei trasformatori con isolamento per il medesimo livello di tensione sono stati gli studi più significativi nel settore delle alimentazioni elettriche, tenuto conto del fatto che non esistono realizzazioni a tensioni così elevate. Le pubblicazioni su riviste internazionali – nel periodo gennaio – settembre2005 – sono state 20, oltre a numerose pubblicazioni su atti di congressi internazionali e nazionali.

Proposta di interventi organizzativi Non sono previste modifiche sul tipo di organizzazione assumendo che il Consorzio RFX, in corso

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Page 107: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

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Page 108: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

ISTITUTO MOTORI Missione

Sviluppare la ricerca e la formazione specialistica nel campo della propulsione e del relativo impatto ambientale. Direttore: Ing. Giuseppe Police pro-tempore Sede principale: Via Marconi, 8 - 80125 Napoli NA Campania Superficie immobile: XX mq Sito web dell'Istituto: http://www.im.cnr.it Risorse umane

Risorse umane ricercatori tecnologi* associati di ricerca tecnici amministrativi totale personale anno

A B C D E=A+B+C+D 2003 43 0 37 8 88 2004 43 0 37 8 88 2005

* Età media dei ricercatori :

Elenco del Personale (dati al 31/12/2005): liv. Belardini Paola I Bertoli Claudio I Esposito Corcione Felice I Gambino Michele I Police Giuseppe I Rapone Mario I Allocca Luigi II Borghese Antonio II Corbo Pasquale II Del Giacomo Nicola II Innocente Renato II Massoli Patrizio II Pulcini Gianpaolo II Scognamiglio Agostino II Vaglieco Bianca Maria II Valentino Gerardo II Alfuso Salvatore III Auriemma Maddalena III Beatrice Carlo III Calabria Raffaela III Costa Michela III D'Alessio Jacopo III Della Ragione Livia III Di Palma Tonia Mariarosaria III Di Stasio Stefano III Diana Salvatore III Giglio Veniero III

liv.Iannaccone Sabato III Iazzetta Aniello III Iorio Biagio III Laezza Ferdinando III Lazzaro Maurizio III Merola Simona Silvia III Micera Francesco III Migliaccio Marianna III Migliardini Fortunato III Moccia Vincenzo III Prati Maria Vittoria III Siano Daniela III Veneri Ottorino III Bascetta Mario IV Cannavina Tullio IV Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Giustino Simeone IV Liguori Marina IV Miccoli Alfredo IV Musella Costantino IV Rumolo Giuseppe IV Sannino Gennaro IV Stabile Salvatore IV Di Franco Alfredo V Albadoro Antonio VI

liv.Albano Antonio VI Branno Salvatore VI Distratto Agostino VI Finizio Gennaro VI Rossi Carlo VI Sgammato Bruno VI Sirico Domenico VI Alovisi Giovanni VII Ammendola Mario VII Barese Giuseppe VII Cangiano Gaetano VII Cantilena Giovanni VII Caruso Anna Maria VII Diana Vincenzo VII Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Marchettini Silvano VII Morra Assunta VII Russo Giorgio VII Serpe Rosina VII Bonanno Vincenzo VIIIEsposito Corcione Giuseppe VIIIMontella Salvatore VIIIMorra Anna Maria VIIITroise Giuseppe VIIIGuarino Domenico IX

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Page 109: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Personale esterno partecipante

Risorse umane che collaborano alla realizzazione delle attività

anno ricercatori associati

operanti al cnr assegnisti di ricerca dottorandi borsisti laureandi totale

2003 - 2 5 1 11 19 2004 - 7 4 16 27 2005

ASSEGNISTI

Sabrina Amodio Erlisiana Anzalone Gualtiero Basilone Annamaria Beltrano Giuseppa Buscaino Antonio Cascella Alessandro Conforti Angela Cuttitta

Gabriella Di Martino Tomaso Fortibuoni Ester Gangemi Vincenzo Giacalone Sergey Goncharov Angela Granzotto Sara Innangi

Gaetano La Bella Maria Teresa Monaco Salvatore Passaro Vincenzo Pernice Francesco Raffa Chiara Romano Daniela Salvagio Manta

Simone Sammartino Stefania Michela Santoro Mauro Sinopoli Antonino Titone Maria Annunziata Trono Pasquale Tiano Sergio Vitale

ASSOCIATI DI RICERCA

Vittoria Ferreri BORSISTI

Giusy Doriana Asaro Sonia Corso Cinzia Mimma Fugalli

Donatella Domenica Insinga Andrea Lanza

Biagio Laudicina Francesca Macaddino

Federica Placenti Manuela Tedesco

COLLABORATORI PROFESSIONISTI

Maria Asaro Gianfranco Baldrati Liliana Burzotta

Vincenzo Giacalone Giuliana Guardala' Andrea Ingargiola

Christian Scardicchio Francesco Sodo

Antonina Zenone

DOTTORANDI

Antonello Bellonia Simone Cappello Claudio D'Isanto

Maria Luisa Feo Vincenzo Ferrante Maria Genovese

Monique Mancuso Gianluca Marino Andrea Randisi

Stefano Ruggieri Paola Rumolo

PROFESSORI VISITATORI

Rob Coe Antonello Cutolo

Tom Sawyer Hopkins Alberto Incoronato

Joe Liddicoat Maurizio Ribera D'Alcala'

Vincenzo Saggiomo Diego Vicinanza

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Page 110: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse finanziarie

Risorse utilizzate (full cost) attività coperte da fonti

interne attività coperte da fonti

esterne totale

preventivo consuntivo preventivo consuntivo preventivo consuntivo anno

A B C D E F G = F +risorse da

esercizi precedenti 2003 - 6.201 - 2.763 - 8.965 10.044 2004 4.896 5.319 2.565 1.316 7.461 6.634 7.579 2005

valori in migliaia di euro

Risorse gestite direttamente trasferimenti dal centro entrate da terzi totale

nell’esercizio da esercizi precedenti preventivo consuntivo preventivo consuntivo

anno

A B C D E F=B+D+E 2003 - 1.095 - 2.497 - - 2004 821 925 2.565 910 954 2.790 2005

valori in migliaia di euro

Indicatori finanziari anno Fondi Interni

per ricercatore Fondi Totali

per ricercatore Risorse esterne per ricercatore

Fattore di amplificazione

2003 2004 123,7 176,3 52,6 1,425 2005 valori in migliaia di euro

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Page 111: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prodotti della ricerca

anno Articolo su rivista

Capitolo di libro Libro Brevetto

Risultato di valutazione applicativa

Progetto, composizione,disegno e design

Performance, mostra ed

esposizione

Manufatto ed opera d'arte

2003 12 2 55 2 - - 2 2004 12 - 24 1 1 1 - - 2005

Elenco prodotti scientifici indicati dall’Istituto per la valutazione del CIVR

ARTICOLI ISI

Bianchi G.M. 1, Cazzoli G. 1, Pelloni P. 1, Esposito Corcione F. 2 Numerical study towards smoke-less and NOx-less HSDI Diesel engine combustion. SAE TRANSACTIONS

Del Giacomo N. 1, Bertoli C. 1, Beatrice C. 1, Migliaccio M.na 1, Guido C. 2 Potentiality of the modern engines fed by new Diesel fuels to approach the future European emission limits SAE TRANSACTIONS

Auriemma M. 1, Diana S. 1, Police G. 1, Valentino G. 1, Pontoppidan M. 2 Experimental and numerical study of spray generated by a high pressure gasoline swirl injector. SAE TRANSACTIONS

Esposito Corcione F. 1, Vaglieco B.M. 1, Esposito Corcione G. 2, Lavorgna M. 2 Potential of multiple injection strategy for low emission Diesel engines SAE TRANSACTIONS

Esposito Corcione F. 1, Merola S.S. 1, Vaglieco B.M. 1 Absolute NO and OH concentrations during Diesel combustion process by multiwavelength absorption spectroscopy. SAE TRANSACTIONS

Onischuk A.A. 1, di Stasio S. 2, Karasev V.V. 1, Baklanov A.M. 1, Maklov G.A. 1, Vlasenko A.L. 1, Sadykova A.R. 1, Shipovaloc A.V. 1, Panfilov V.N. 1 Evolution of structure and charge of soot aggregates during and after formation in a propane/air diffusion flame. JOURNAL OF AEROSOL SCIENCE

D'Alessio J. 1, Lazzaro M. 1, Massoli P. 1, Moccia V. 1 Absorption spectroscopy of toluene pyrolysis. OPTICS AND LASERS IN ENGINEERING

Giglio V. 1, Iorio B. 1, Police G. 1, di Gaeta A. 1

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Page 112: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Analysis of advantages and of problems of electromechanical valve actuators SAE TRANSACTIONS

Vaglieco B.M. 1, Merola S.S. 1, D'Anna A. 2, D'Alessio A. 2 Spectroscopic analysis and modeling of particulate formation in a Diesel engine. JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER

Merola S.S. 1, Vaglieco B.M. 1, Consales S. 2, Esposito Corcione F. 1, Formisano G. 2 Determination of size of fuel droplets and soot particles in a Diesel engine by broadband extinction and scattering spectroscopy. PARTICLE & PARTICLE SYSTEMS CHARACTERIZATION

Ciambelli P. 1, Corbo P. 2, Gaudino M.C. 1, Migliardini F. 2, Sannino D. 1 Investigation of Co-based DeNOx catalysts for the treatment of natural gas lean-burn engine exhaust TOPICS IN CATALYSIS

Ciambelli P. 1, Corbo P. 2, Palma V. 1, Russo P. 1, Vaccaro S. 1, Vaglieco B.M. 2 Study of catalytic filters for soot particulate removal from exhaust gases TOPICS IN CATALYSIS

Allocca L. 1, Valentino G. 1 Droplet size and velocity distributions of a transient hollow-cone spray for GDI engines PARTICLE & PARTICLE SYSTEMS CHARACTERIZATION

Pulcini G. 1 An exponential reliability-growth model in multi-copy testing programm. IEEE TRANSACTIONS ON RELIABILITY

Pulcini G. 1 A bounded intensity process for the reliability of repairable equipment. JOURNAL OF QUALITY TECHNOLOGY

Guida M. 1, Pulcini G. 1 Automotive reliability inference based on past data and technical knowledge. RELIABILITY ENGINEERING & SYSTEM SAFETY

Beatrice C. 1, Belardini P. 1, Bertoli C. 1, Lisbona M.G. 2, Migliaccio M.na 1 Combustion patterns in Common rail d.i. engines inferred by experiments and CFD computations COMBUSTION SCIENCE AND TECHNOLOGY

Alfani A. 2, Maisto G. 2, Prati M.V. 1, Baldantoni D. 2 Leaves of Quercus ilex L. as biomonitors of PAHs in the air of Naples (Italy). ATMOSPHERIC ENVIRONMENT

Cardone M. 2, Prati M.V. 1, Rocco V. 3, Seggiani M. 4, Senatore A. 2, Vitolo S 4 Brassica carinata as an alternative oil crop for the production of biodiesel in Italy: engine performance and regulated and unregulated exhaust emissions. ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY

de Luca L. 1, Costa M. 2, Caramiello C. 1

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Page 113: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Energy growth of initial perturbations in two-dimensional gravitational jets PHYSICS OF FLUIDS

di Stasio S. 1 Electron microscopy evidence of aggregation under three different size scales for soot nanoparticles in flame CARBON

di Stasio S. 1 Observation of restructuring of nanoparticle soot aggregates in a diffusion flame by static light scattering JOURNAL OF AEROSOL SCIENCE

di Stasio S. 1 Experiments on depolarized optical scattering to sense in-situ the onset of early agglomeration between nano-size soot particles JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER

di Stasio S. 1, Konstandopoulos A.G. 2, Kostoglou M. 2 Cluster-cluster aggregation kinetics and primary particle growth of soot nanoparticles in flame by light scattering and numerical simulations JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE

ARTICOLI NON ISI

Bianchi G.M. 1, Pelloni P. 1, Esposito Corcione F. 2, Luppino F. 3 Numerical analysis of passenger car HSDI Diesel engines with the 2nd generation of common rail injection systems: the effect of multiple injections on emissions. SAE Transactions "Journal of Engines"

Beatrice C. 1, Belardini P. 1, Bertoli C. 1, Lisbona M.G. 2, Rossi Sebastiano G.M. 2 Diesel combustion control in common rail engines by new injection strategies. International Journal of Engine Research

Prati M.V. 1, Rapone M. 1, Violetti N. 1, Mercogliano R. 2, Trerè R. 2 Regulated and benzene emissions of in-use two-stroke mopeds and motor-cycles. SAE TRANSACTIONS

Esposito Corcione F. 1, Costa M. 1, Vaglieco B. M. 1, De Maio A. 2 The role of radical species in diesel engine auto-ignition detection SAE Transactions

Diana S. 1, Giglio V. 1, Iorio B. 1, Police G. 1 A model based evaluation of emissions for manifold injected SI engines. SAE TRANSACTIONS

: Diana S. 1, Giglio V. 1, Iorio B. 1, Police G. 1 The effect of valve lift shape and timing on air motion and mixture formation of DISI engines adopting different VVA actuators. SAE TRANSACTIONS - Journal of Fuels & Lubricants

Beatrice C. 1, Bertoli C. 1, Del Giacomo N. 1, Migliaccio M.na 1

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Page 114: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Experimental investigation on high quality Diesel Fuels effects in ligth duty CR Diesel SAE TRANSACTIONS - Journal of Fuels and Lubricants

Bertoli C. 1, D'Alessio J. 1, Del Giacomo N. 1, Lazzaro M. 1, Massoli P. 1, Running Light-Duty Diesel Engines with Wood Pyrolysis Oil SAE Transactions - Journal of Fuels & Lubricants

Esposito Corcione F. 1, Merola S.S. 1, Vaglieco B.M. 1 Evaluation of temporal and spatial distribution of nanometric particles in a Diesel engine by broadband techniques. International Journal of Engine Research

Esposito Corcione F. 1, Costa M. 1, Bianchi G.M. 2, Cazzoli G. 2, Pelloni P. 2 Multidimensional modeling of the combustion process in a common rail diesel engine Applied Simulation and Modelling

LIBRI

Pulcini G. 1 Mechanical reliability and maintenance models. in Handbook of Reliability Engineering, Springer-Verlag, London 2003.

di Stasio S. 1 Experiments of Static Light Scattering to investigate "in–situ" carbon and metal agglomerates of nanoparticles synthesized in gas-phase processes., Capitolo 39, pp.867-911 in Recent Research Development in Applied Physics, Transworld Research Network, Trivandrum 2003.

Andreassi L. 1, Cordiner S. 1, Rocco V. 1, Gambino M. 2, Iannaccone S. 2 Analysis of combustion instability phenomena in a CNG fueled heavy-duty turbocharged engine. in Progress in SI and Diesel Engine Modeling, SAE, Warrendale 2001.

Beatrice C. 1, Bertoli C. 1, Del Giacomo N. 1, Migliaccio M.na 1 Looking at new concepts for ultra-low emission Diesel combustion system in Designe, Performance and Emissions of modern Internal Combustion Engine Systems and Components, , ASME, New York 2002.

di Stasio S. 1, Valentino G. 1, Esposito Corcione F. 1 Experiments on applicability of different laser diagnostics to droplet sizing in Diesel sprays in Thermo- and Fluid-dynamic Processes in Diesel Engines, Springer-Verlag, Berlin 2002.

BREVETTI

Esposito Corcione F. 1, Sgammato B. 1, Lavorgna M. 2, Esposito Corcione G. 2 Injection control method for internal combustion engines, in particolar a diesel engine, and corresponding control system.

Bertoli C. 1, Beatrice C. 1, Belardini p. 1, Del Giacomo N. 1, Massoli P. 1 Sistema di combustione ad alto tasso di ricircolo per motori Diesel , in particolare per autotrazione

Bertoli C. 1, Beatrice C. 1, Belardini P. 1, Del Giacomo N. 1

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Page 115: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Sistema di combustione per Motori Diesel ad Iniezione Diretta

RAPPORTI

Attardi L., Guida M., Pulcini G. A mixed-Weibull regression model for the analysis of automotive warranty data.

Attardi L., Pulcini G. A new model for repairable systems with bounded failure intensity.

Beatrice C., Bertoli C., Del Giacomo N., Guido C., Migliaccio M.na Tests on common rail single cylinder transparent engine.

Beatrice C., Bertoli C., Del Giacomo N., Guido C., Migliaccio M.na Tests on FIAT 1.9 JTD 4c engine burning oxygenated fuels.

Beatrice C., Bertoli C., Del Giacomo N., Guido C., Migliaccio M.na Tests on FIAT 1.9 JTD 4c engine burning conventional fuels.

Avolio G., Beatrice C., Guido C., Sison K Two-colour diagnostic technique application for Diesel combustion analysis.

Gambino M., Iannaccone S. Valutazione e caratterizzazione di combustibili di metilestere di acidi grassi per la riduzione delle emissioni di particolato di motori diesel.

di Gaeta A., Giglio V., Iorio B., Police G., Rispoli N. Una stazione di prototipazione rapida per motori a combustione interna

Affenzeller J., Del Giacomo N., et al. R&D Technology Roadmap. A contribution to the identification of key technologies for a sustainable developmant od European road transport.

Iaccio I., Laezza F., Landri G., Prati M.V., Rapone M., Vaglieco B.M. Sviluppo di un protocollo di valutazione di dispositivi after-market per motori Diesel heavy-duty

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Page 116: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Principali collaborazioni

Enti pubblici: ASER; Azienda Napoletana di Mobilita’ ANM; Regione Toscana-Firenze

EPR italiane: ENEA; IENI-CNR –sez. Padova, sez. Milano; IRC- CNR; ISTM-CNR

EPR straniere: IFP Francia

Privati: ELDOR Corp.-Como; Elettronica Santerno-Modena; I2T3-Firenze; ZEV-veicoli elettrici-Modena; Ford Motor Europe; ST Microelectronics-Milano; Lombardini Motori-Reggio Emilia; Isotta Fraschini-Bari; Yamaha-Giappone; ENI; Bosch; Daimler Crysler; Q8; CAMTECH; ENGELHARD; Guascor(Spagna); ETRA; Centro Ricerche FIAT; ELASIS-Pomigliano D’Arco; AVL-Graz; FEV; VTT Finlandia; CTP di Napoli; ARTS Srl; Evoluzione Srl; SCE; RAMOIL; ATAF Firenze

UE: progetto ARTEMIS del V Programma Quadro dell’UE

Università: Università Johanes Kepler di Linz; Università di Lund; Istituto di Cinetica Chimica e Combustione dell’Accademia Russa delle scienze (Siberian Branch); Universidad Politecnica de Valencia; DIC Università Federico II; DIME Università Federico II; Dipartimento Energetica Università di Pisa; Dipartimento Energetica Università di Ancona; Dipartimento Energetica Politecnico di Milano; Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università di Firenze; Dipartimento Energetica, Università di Genova; Dipartimento Trasporti (DIT) dell’Università Federico II; Dipartimento di Scienze Fisiche DSF Univ. Federico II; Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione ed Ingegneria Elettronica Università di Salerno; Università di Modena e Reggio Emilia; Dipartimento informatica e sistemistica seconda Università di Napoli; Dipartimento di energetica dell’Università dell’Aquila

112

Page 117: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei Contratti

Contratti attivi

CREDITORI E DEBITORI DIVERSI • PRESTAZIONI DI SERVIZIO DA TARIFFARIO

ST MICROELECTRONICS Srl • CONTR. ST. MICROELECTR. NEL CAMPO DEI MOTORI A COMB. INT. ATTIVITA' DI

RICERCA PER IL 2003 V. ATTO ALLEGATO • CONTRATTO ST.MICROELECTRONICS- PROGETTO"MODELLISTICA E DISPOSIZIONE

SENSORI ED ATTUATORI SISTEMI A CELLE • CONTRATTO STMICROELECTRONICS-PROGETTO "REALIZZAZIONE DI UN SENSORE

DI PRESSIONE IN SIC E DI UN INNOVATIVO SISTEMA DI CONTROLLO-" ANNUALITA' 2003

• 1 FASE ATTIVITA' DI RICERCA CONCORDATA PER IL 2004 NELL'AMBITO DELLA CONVENZIONE STIPULATA CON LA SOC. ST. MICROELECTR.

ELASIS Societa' Consortile per Azioni • CONTRATTO ELASIS PER LO SVILUPPO DI UN MODELLO DI PENETRAZIONE DEL

GETTO DI COMBUSTIBILE"

CENTRO RICERCHE FIAT S.C.p.A. • CONTRATTO DI RICERCA STIPULATO CON IL CENTRO RICERCHE FIAT-MESSA • CONTRATTO U.E. G5 RD 00567- PROGETTO CAT-NAT- QUOTA INCASSATA ANNO 2003 • MOTORE IVECO 8469,21- CONTRATTO CENTRO RICERCHE FIAT- MESSA A PUNTO DEL

SISTEMA DI CALIBRAZ.

MINISTERO PUBBLICA ISTRUZIONE E RICERCA • CONTRIBUTO MINISTERO DELL'UNIVERSITA' E DELLA RICERCA PER LA LINEA P. 117

SPETTROFOTOMETRIA FUV • PROGETTO" NUOVE STRATEGIE DI CONTROLLO DELLA TERM. DEI M. DIESEL-

CONTR. MIUR

MINISTERO AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO • CONVENZIONE PER LA DETERMINAZ. DI CONSUMI E FATTORI DI EMISSIONE DI

AUTOVETTURE, VEICOLI HEAVY-DUTY • CONV. MINISTERO AMBIENTE- PER SPERIMENTAZIONE DI ALCUNI DISPOSITIVI PER

ABBATTIMENTO EMIISSIONI INQUINANTI -RESP. ING. MARIO RAPONE • RELAZIONE FINALE SULL'ATTIVITA' DI SPERIMENTAZIONE RELATIVA AL CONTRATTO

Dipartimento di Ingegneria Chimica • FINANZ. DIP. ING. CHIMICA PER RICERCA RELATIVA A LLA CARATTERIZZAZIONE DI

SOSTANZE PARTICELLARI DI DIMENS. NANOMETRICHE

AVL LIST GMBH

113

Page 118: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• CONTRATTO U.E. ENK 6-CT 2001 PART SIZE 534 2 ANNUALITA' • CONTRATTO DI RICEFCA G6RD CT 2001-0619 PROGETTO AMPA- 2 ANNUALITA' RESP.

ING. VENIERO GIGLIO • PROGETTO THEMATIC NETWORK-COORD. AVL RESP. PROG. DOTT. DI-LORENZO -

ING. DEL GIACOMO-2 VERS. • CONTRATTO UE -AVL CT 2001-534 PROGETTO CONTROL SOOT PARTICLE SIZE • ACCONTO PER ATTIVITA' DI RICERCA SVOLTA NELL'ANNO 2004, NELL'AMBITO DEL

CONTRATTO U.E. AVL- PROGETTO AMPA-RESP. ING. GIGLIO

ELDOR CORPORATION S.P.A. • CONTRATTO ELDOR " PROGETTO DIAGNOSTICA INTEGRATA DELLA COMBUSTIONE

DEI MOTORI AD ACC. COMANDATA RESP. D.SSA PRATI-VAGLIECO55 • CONTRATTO ELDOR 2 SU " STUDIO DI UN SISTEMA DI PROPULSIONE ELETTRICO-

FUEL CELL AD IDROGENO -RESP. DR. PASQUALE CORBO

YAMAHA MOTOR EUROPE N.V. R&D OFFICE • CONTRATTO YAMAHA MOTOR- SUL PROGETTO "THE OPTIMIZATION OF COMBUSTION

AND EMISSION I.C. ANNUALITA' 2003-RESP. ING. FELICE ESPOSITO CORCIONE- DURATA DAL 06/02/2003 AL 06/02/2005

ROBERT BOSCH GMBH • FINANZ. U.E. PER PROGETTO D-ISELE LINEA ATT. P. 8 ENTRATA- P. 9 USCITA-RATEO

2004

VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND • CONTRATTO ENK 5-CT 2002 00690 PROGETTO COMBIO- ANNUALITA' 2003- RESP.

PROGETTO DR. MASSOLI PATRIZIO • VERSAMENTO INTERMEDIO CONTRATTO DI RICERCA U.E. ENK 5 CT 2002 00690

PROGETTO COMBIO

ENEA CASACCIA • ACCORDO DI COLLAB. ENEA SUL PROGETTO SVILUPPO DI TECNOLOGIE E

COMPONENTI PER SISTEMI CON CELLE A COMB. AD ELETTR. POLIMERICO • ACCORDO DI COLLAB. ENEA -PROG. "SVILUPPO DI TECNOLOGIE E COMP. PER

SISTEMI A CELLE-QUOTA FINALE

ISOTTA FRASCHINI MOTORI SPA • ATTIVITA' DI RICERCA SU MOTORE V 1700- FINANZ. ISOTTA FRASCHINI- SPA- BARI

ASER SRL • CONTRATTO ASER SRL MESSA A PUNTO E VERIFICA SU SCALA PILOTA DI UN

PROCESSO INNOVATIVO PER LA PRODUZIONE DI METILESTERI RESP. D.SSA VAGLIECO ED ING. GAMBINO

• 3 ANNUALITA' PER CONCLUSIONE ATTIVITA' DI RICERCA PER PROVE AL BANCOE SPETTROSCOPIA

DAIMLERCHRYSLER • CONTRATTO U.E. ENK 6 CT 2002 00643 PROGETTO MINKNOCK • CONTRATTO U.E. -DAIMLER CHRYSLER N. TIP 3 CT 2004-506201

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Page 119: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• CONTRATTO DI RICERCA U.E. SOC. DAIMLER CHRYSLER- ENK6-CT 00643/2002- PROGETTO MINKNOCK-RESP. D.SSA VAGLIECO

• 2 QUOTA CONTRATTO DI RICERCA UE- DAIMLER CHRYSLER- PROGETTO "NICE"- RESP. ING. POLICE

LOMBARDINI s.r.l. • STUDIO SPERIMENTALE DELLE CARATTERISTICHE ACUSTICHE LE MOTORE

LOMBARDINI 15 LD

FERRARI S.P.A. • CONTRATTO DI RICERCA FERRARI SPA-FINANZ. PER ANALISI ALL'ACCENSIONE IN UN

MOTORE HIGHTECH --RESP. D.SSA VAGLIECO • CONTRATTO DI RICERCA FERRARI SPA PER IL PROGETTO "NANOFLUIDI" • ATTIVITA' DI RICERCA

STMICROELECTRONICS SRL • CONTRATTO ST. MICROELECTRONICS PROGETTO "CARATTERIZZAZIONE DEL

SENSORE DI PRESSIONE DI COMBUSTION" • CONTRATTO DI RICERCA ST. MICROELECTRONICS-PROG. CARATTERIZZ. DEL

SENSORE DI PRESS"-RATA 2005- RESP. D.SSA VAGLIECO

YANMAR CO., LTD • "NUMERICAL INVESTIGATION OF IN CYLINDER

ETRA S.P.A. • CONTRATTO DI RICERCA SPA ETRA SULL'ATTIVITA' DI RICERCA"TRASFORMAZIONE

DI UN MOTORE A GASOLIO AD ALIM. DUEL-FUEL-RESP. ING. GAMBINO

IPPOCRATICA DIAGNOSTICA SAS CENTRO RICERCHE • CONTRATTO IPPOCRATICA DIAGNOSTICA OTTICA- PER ATT. DI RICERCA "APPLICAZ.

ED OTTIMIZZAZ. DIAGN, OTTICA"-RESP. D.SSA MEROLA SIMONA

C.M.D. COSTRUZIONI MOTORI DIESEL S.R.L. • ESECUZIONE DELLE ATTIVITA' DI CONSULENZA TECNICO SCIENTIFICA

Contratti passivi

SERGIO MIGLIACCIO • Obbligazione per compenso

GIANFRANCESCO VENTIMIGLIA • Obbligazione per compenso

GOLD ELETTRONICA DI F.ALDIERI • software • ATTREZZ. TECN.,MACCH. E STRUMENT. SCIENT.

115

Page 120: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

TELECOM ITALIA S.P.A. • TELECOM • consumo telefonico annuo • CONSUMO TELEFONICO

VARIAN SpA • Ord. 23/05: Apparecchiature

PNEUMOFORE S.P.A. • attrezzature tecniche, macchine etc

ABB INSTRUMENTATION • strumentazione scientifica • ANALIZZATORE MULTIFID PER IDROCARBURI

APICOM S.r.l. • ATTREZZATURE TECNICHE E STRUM. SCIENTIFICHE • SISTERMA PRODUZIONE ARIA COMBURENTE ORD. 819/2002

MERIMP • Ord. 321/04: Sistema di alimentazione elettricafreno

EDIL 2000 • Ord. 149/05: Lavori edilizi • Ord. 51/04: Ripristino solaio "Centrale Termica"

AVL ITALIA srl • Ord. 246/04: AVL DICOM 4000 NOX • materiale consumo laboratorio • MATERIALE DI CONSUMO DI LAB. • Attrezzatura tecnica • Finestra quarzo, parti di consumo ed accessori per motore • INSTALLAZIONE E MESSA IN ESERCIZIO STRUMENTAZIONE • ATTREZZATURE TECNICHE, MACCH. E STRUMEN. SCIENT. • attrezzature tecniche, macchine e strum. scient. • ATTREZZATURE TECNICHE, MACCH. E ATTREZZ. SCIENTIFICHE • materiale consumo lab. • strumentaz. scientifiche • ACCESSORI UNITA' DI TRASCINAMENTO POMPA ACCESSORI PER FLUIDI DI

CONDIZIONAMENTO • Strumento indicatore unita' speciale • Spray research engine • BASIC UNIT • MASS BALANCER SCRE 540 PER BASIC UNIT • Ord. 599/04: Ejector Diluitor • Ord. 572/04: Micro Soot Sensor • Sistema per analisi fumosità • Ricalibrazione SMART SAMPLER • Implementazione hardware e software • Software di elaborazione immagini • Sistema di acquisizione veloce di immagini

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Page 121: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• Analizzatore gas • Materiale di consumo di laboratorio • Ord. 164/04: Fuel Injection Rate • Ord. 145/04: Analyzers

LeCROY Srl • attrezz. tecn. e strumen. scient. • Strumentazioni • Oscilloscopio e sonda

AMURA GIOVANNI • GIARDINAGGIO E FORNITURA FIORITURA STAGIONALE • GIARDINAGGIO 2004

LA NUOVA LINCE • servizio di vigilanza • SERVIZIO VIGILANZA • vigilanza • vigilanza • vigilanza • vigilanza 2004/2005 • Obbligazione per documento amministrativo passivo • VIGILANZA ANNUA

ENGINFO - ENGINEERING INFORMATICA Srl • MANUTENZIONE ATTR. TECNICHE, MACCHINE E STRUMENTAZIONE SCIENTIFICA

CLIMATECNICA snc • Ord. 89/04: Lavori ripristino impianto termico

CRISEL INSTRUMENTS SRL • Controller UN-IT per CCD • Cooler UNIT • Ord. 161/04: Riparazione CCD

SIGMA ENGINEERING SRL • Ord. 90/05: Banco di comando Sala Prova Motori • AZIONAM. PER MACCHINA ELETRTRICA IN CORRENTE CONTINUA COMPLETA DI

CELLA DI CARICO -AMPLIF. ED INSTALLAZ. • REVISIONE DI UNA MACCHINA ELETTRICA IN CORRENTE CONTINUA

MONFREGOLA snc • mensa personale i.m. • PASTI PERSONALI 2004/2005 • pasti personale dipendente • pasti personale i.m. 2004

SPF IMPIANTI SPECIALI Srl • Ord. 373/04: Posa in opera impianto distribuzione gas

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Page 122: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

TECNA.CO. M. srl • SMONTAGGIO E MONTAGGI POLTRONE SALA CONFERENZE

Micro-controle Italia S.r.l. • Attrezzature tecniche

EBSCO INTERNATIONAL, INC. - USA c/o rappresentante IVA in Italia SERAM Srl • Abbonamento a riviste • Abbonamento a riviste

KONE S.p.A. • Rinnovo Contratto di manutenzione impianti elevatori • Rinnovo Contratto di manutenzione impianti elevatori • Ord. 58/04: Rinnovo Contratto di manutenzione per impianti elevatori dall'01/01 al 31/12/04

XEROX NOLEGGI S.P.A. • canoni noleggio fotocopiatrici 2004

LA MONDIAL SRL • PULIZIA MESE DI MARZO • PULIZIA • pulizia locali • pulizia locali • pulizia • pulizia 2004/05 • PULIZIA 2004

Napoletanagas S.p.A. • CONSUMO GAS

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA - Dip. Scienze e Metodi dell'Ingegneria • CONSULENZA DI RICERCA

LEYBOLD VAKUUM GmbH • Ord. 394/04: Apparecchiature scientifiche

ABB SACE S.p.A. • ANALIZZATORE MULTIFID 14 SERIE AO2000 COMPLETO • Ord. 609/04: Analizzatore gas di scarico • Ord. 510/04: Apparecchiature

ELECTRIC SERVICE Srl • Ord. 208/05: Linea di alimentazione • Ord. 376/04: Gruppo di continuità

TIGHTROPE S.R.L. • STRUMENTAZIONE • ATTREZZ. TECNICHE, MACCHINE E STRUMENTAZIONI SCIENT. • Ord. 566/04: Cluster di computers • Ord. 356/04: Calcolatore

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Page 123: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

P M PROTON MOTOR • fuel cell stack • attrezzature tecniche, macch. e strum. scient. • FC 2 kw System • Completion of FC 2 kw System

ENEL DISTRIBUZIONE S.P.A. • fornitura energia elettrica • FORNITURA ENERGIA ELETTRICA • fornitura energia elettrica

EARPA • Quota associativa 2003 • Ord. 235/05: Contributo annuale 2005 • Ord. 168/04: Quota associativa

dSPACE Gmbh • Obbligazione per documento amministrativo passivo • SOFTWARE

AVL LIST GMBH • AVL FIRE Basic - AVL FIRE Advanced Engine Package

EDITORIALE FIRENZE S.P.A. • ABB.TO 1999 A : "COMBUSTION SCIENCE AND TECHNOLOGY"

EFFE ERRE CONGRESSI s.r.l. • Prestazione per Congresso Internazionale

DANTEC DYNAMICS • Strumentazione elettronica di acquisizione dati

BPS Srl • Ord.417/04: Apparecchiature • Sistema di acquisizione ed analisi multicanale

ABB Process Solutions & Services Spa • Ord. 210/05: Analizzatore

S.E.R.C. s.a.s. • Ord. 279/05: Lavori di impermeabilizzazione

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Page 124: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco delle principali attrezzature scientifiche - Analizzatore FID per la misura del metano - Analizzatore Fast FID Cambustion per misura di emissioni HC in regime transitorio - Banco PUMA per esecuzione ciclo transient ETC - Banco a rulli per prove autoveicoli - Banco di Analizzatori AVL CEB per emissioni regolamentate - Banco dinamico Assing 150 kW 5500 rpm con sistema di acquisizione e controllo - Impianto prova motori completo di sistema di campionamento ed analisi delle emissioni inquinanti - Sistema di campionamento ed analisi delle emissioni inquinanti solide e gassose - Sistema multiprocessore Alpha Combo dSpace per prototipazione rapida di leggi di controllo - Sistema parallelo di 6 PC Istituti con i quali si collabora

Istituti CNR esecutori di moduli di attività di commessa coordinata dall’Istituto

Istituti CNR coordinatori di commesse di cui l’Istituto è esecutore di moduli di attività

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Page 125: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2005: Piano annuale 2005

Qualità e ambiente

Temi

Tematiche di ricerca:

Valutazione dei fattori di emissione e dei consumi di autovetture, autobus, autoveicoli a due ruote. Valutazione delle emissioni e consumi di veicoli. Centro di Competenza Regionale Trasporti Realizzazione di un Laboratorio Qualità Ambiente e Sicurezza. Sintesi ad alta temperatura di particelle a scala nanometrica per applicazioni sensorisitche. Sistema Aereo di Monitoraggio Ambientale. Spettrofotometria FUV-NIR.

Stato dell'arte:

Le problematiche ambientali giocano un ruolo importante nel processo decisionale riguardante i trasporti. Individuare e conoscere la natura degli inquinanti atmosferici e disporre dei dati delle prestazioni e delle emissioni di gas ed aerosol relativi a nuovi sistemi di propulsione, combustibili e dispositivi di abbattimento delle emissioni, risultano le azioni fondamentali per valutarne l’efficacia nei riguardi della riduzione dell'inquinamento atmosferico e del consumo di energia dei mezzi di trasporto nuovi e circolanti.

Azioni

Attività in corso:

Misura e caratterizzazione delle emissioni dei mezzi di trasporto regolamentate e non. - Sviluppo di metodi statistici e di intelligenza artificiale per la modellazione del comportamento di guida, delle emissioni e dell'affidabilità dei mezzi di trasporto. - Qualificazione di combustibili, dispositivi di abbattimento delle emissioni, motori ed autoveicoli nei confronti dei consumi energetici e dell’impatto ambientale.

Azioni da svolgere e punti critici:

Prospettive di stabilita’ dell’organizzazione e del governo del CNR Nuovo personale di ricerca (tecnici e ricercatori) Insufficienza dei finanziamenti ordinari

Collaborazioni e committenti:

Univ. Federico II (DIT, DIME, DIC DSF) - Univ. di Salerno (DIIIE) - CNR (ISTM) - IC Istituto di Cinetica Chimica e Combustione dell’Accademia Russa delle Scienze - Rete di laboratori europei afferente al COST 346 dell’UE - Rete di laboratori europei afferente al progetto ARTEMIS del V Programma Quadro dell’UE - ANM - Consorzio Provinciale di Trasporto CTP di Napoli - PMI campane (ARTS Srl, Evoluzione Srl, SCE, RAMOIL) - Aziende: Q8, CAMTECH, Engelhard, Lombardini.

Finalità

Obiettivi:

L’obiettivo generale e’ “Valutazione e miglioramento dell’impatto ambientale dei trasporti”. Obiettivi specifici riguardano: - Misura e caratterizzazione delle emissioni inquinanti di mezzi di trasporto “regolamentate e non” in relazione organica con tutta la filiera: Emissioni allo scarico -

121

Page 126: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Evoluzione in atmosfera - Impatto ambientale locale (Salute) e globale (Clima). - Sviluppo di metodi statistici e di intelligenza artificiale per la modellazione del comportamento di guida, delle emissioni e dell'affidabilità dei mezzi di trasporto e per la valutazione dell’efficacia di misure per la riduzione dell’inquinamento.

Risultati attesi nell'anno:

DATA BASE di emissioni e di parametri di funzionamento di veicoli in esercizio reale. Metodi e strumenti di misura avanzati (materiali nanostrutturati e tecniche di spettrometria) di emissioni. Modelli statistici per la determinazione dei fattori di emissione e correlazione con traffico/strada. Metodo di valutazione automatica del comportamento di guida. Metodi per la valutazione dell'affidabilità e la determinazione delle politiche di manutenzione basate sull’affidabilità. Potenziale impiego • per processi produttivi Autoveicoli, tecnologie, comportamento di guida, emissioni inquinanti, affidabilità. • per risposte a bisogni individuali e collettivi: Individuazione della natura degli inquinanti atmosferici e valutazione di prestazioni, emissioni e consumo di autoveicoli in uso reale per l’accertamento dell’efficacia di misure e di tecnologie di riduzione dell’inquinamento atmosferico e di miglioramento dell’impatto energetico dei trasporti.

Motori diesel e combustibili

Temi

Tematiche di ricerca:

La commessa indaga sulle possibilità che i motori ad accensione per compressione hanno di evolversi verso limiti di emissioni prossimi allo zero elettrico equivalente, nonché sull’utilizzo di accoppiamenti motore- qualità del combustibile innovativi. Quindi insieme alle attività in corso per il conseguimento degli obiettivi, si prevede di aprire ulteriori work-packages sui bio-fuels e l’impiego di idrogeno ( e miscele metano-idrogeno) in motori ad accensione per compressione.

Stato dell'arte:

Il miglioramento nel controllo delle emissioni fissato a livello Europeeo appare particolarmente severo. Infatti bisogna osservare che, ipotizzando uno scenario che determini una ulteriore riduzione dei limiti delle emissioni inquinanti di NOx e Particolato (per i motori diesel), dell’ordine del 50%, le motorizzazioni dovrebbero soddisfare limiti che sono prossimi agli equivalenti veicoli ad emissioni zero( EZEV).

Azioni

Attività in corso:

Modellistica dei processi di iniezione e combustione. ‘ Sistemi di combustione innovativi. ‘Sviluppo di tecniche diagnostiche per la caratterizzazione del comportamento termo-chimico di combustibili liquidi. ‘ Sviluppo di tecniche diagnostiche per la caratterizzazione di sprays. ‘ Possibilità di utilizzo di bio-fuels in un sistema di combustione diesel e/o di tipo stazionario . . Applicazione di nanostrutture a sistemi e materiali per l’energetica.

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Page 127: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Azioni da svolgere e punti critici:

La fattibilità tecnica della commessa è pienamente dimostrata dalle attività preliminari. Il principale punto critico resta l’aquisizione delle ulteriori risorse umane necessarie allo svolgimento delle attività.

Collaborazioni e committenti:

Istituto per l'energetica e le interfasi( IENI Padova Sezione di Milano). - Istituto Ricerche Combustione IRC Napoli. - ITAE Messina - DIC Università Federico II. - DIME Università Federico II. - Centro Ricerche FIAT. - Ferrari S.P.A - ENI Tecnologie. - Bosch Germania. - Daimler Crysler Germania. - IFP Francia. ‘ -VTT Finlandia. - Wartsila Corporation Finlandia

Finalità

Obiettivi:

I principali obiettivi specifici della commessa possono quindi così sintetizzarsi : - Analisi ed implementazione delle diverse tecnologie di combustione per motori m.c.i. ‘ near Zero emission’. - Definizione di metodologie innovative per lo studio delle emissioni non regolate e dei materiali nanostrutturati. -Definizione di metodologie innovative di diagnostica dei processi di combustione - Realizzazioni prototipali di sintesi del progetto.

Risultati attesi nell'anno:

Nuovi metodi di calcolo di motori a basse emissioni - Diagnostiche innovative su processi e componenti -Prototipi dimostratori ( motore monocilindro da ricerca). Potenziale impiego • Motori innovativi – Sviluppo Metodologie – Aumento Competitività Industria nazionale • Riduzione dell’inquinamento ambientale e dei consumi di energia.

Motori ad accensione comandata e combustibili

Temi

Tematiche di ricerca:

Realizzazione di sistemi VVA. -Messa a punto di sistemi per il controllo della detonazione in motori turbo-compressi .-Studio di sistemi innovativi di trattamento dei gas di scarico di motori light-duty alimentati a gas naturale.- Messa a punto del sistema di controllo di un motore heavy- duty.- -Sviluppo di un motore heavy-duty alimentato a metano, con emissioni ‘quasi zero’.-Ottimizzazione di sistemi gas naturale/gasolio, per motori a carica omogenea ad iniezione pilota

Stato dell'arte:

Per soddisfare alle limitazioni imposte agli inquinanti e alla CO2, si profila l’esigenza di una nuova classe di propulsori con alta densità di potenza ed estremamente flessibili. Per quanto riguarda i combustibili alternativi, l’Unione Europea ha impostato una politica energetica per una maggiore utilizzazione di biofuel, gas naturale, idrogeno, con l’obiettivo, di raggiungere la quota del 20% d’utilizzazione entro il 2020

123

Page 128: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Azioni

Attività in corso:

Sviluppo di modelli di correlazione per la verifica della plausibilità di prove motoristiche. - Analisi modellistica di sistemi VVA elettromeccanici ed elettroidraulici. - Analisi progettuale dei condotti di aspirazione e scarico di un motore GDI turbocompresso. - Messa a punto di una metodologia per l'invecchiamento accelerato dei catalizzatori. -V alutazione della tossicità delle emissioni di un motore heavy duty alimentato con gas naturale e con combustibili liquidi

Azioni da svolgere e punti critici:

Tempestività dei finanziamenti; disponibilità di personale tecnico.

Collaborazioni e committenti:

Dell’Orto; CRF; ASER; ETRA; IVECO - DIME Napoli; Dip. Energetica dell’Università di Genova; Dipartimento di informatica e sistemistica dell’Università di Napoli Federico II; Dipartimento di informatica e sistemistica della seconda Università di Napoli. Università Roma Tor Vergata

Finalità

Obiettivi:

Messa a punto di motori ad alta efficienza. - Realizzazione di sistemi flessibili di attuazione delle valvole di aspirazione e scarico di MCI e dei relativi tools di controllo di basso e alto livello. - Sviluppo di catalizzatori per motori alimentati a gas naturale.- Valutazione della tossicità delle emissioni dei motori alimentati con gas naturale e con metilesteri di acidi grassi ed relativo confronto con le emissioni di motori alimentati con combustibili tradizionali.

Risultati attesi nell'anno:

Valutazione di schemi cinetici semplificati per la previsione della detonazione in motori ad accensione comandata alimentati con combustibili liquidi. Messa a punto di algoritmi di valutazione della massa d’aria e dell’ EGR interno per il controllo elettronico di motori GDI turbocompressi. Analisi progettuale e proposizione brevettuale di un VVA elettroidraulico e di un VVA elettromeccanico. Valutazione funzionale di catalizzatori a basso costo per motori a gas naturale. Potenziale impiego (campo da compilare a cura dell’istituto) • per processi produttivi VVA,motori DISI turbocompressi,, catalizzatori 3W per metano,controllo elettronico • per risposte a bisogni individuali e collettivi Le ricerche effettuate contribuiscono alla messa a punto di motori ad accensione comandata innovativi in grado di contenere i consumi nel rispetto delle più stringenti normative riguardanti le emissioni.

Fluidodinamica, combustione e fuel cells per la propulsione

Temi

Tematiche di ricerca:

Diagnostica avanzata di nuovi sistemi di combustione per motori a c.i. automobilistici, aeronautici, marini e off-road. Modellistica di simulazione per tali motori. Sviluppo di tecniche innovative di identificazione delle emissioni vibroacustiche. Metodi di produzione catalitica dell’idrogeno da

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Page 129: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

combustibili di origine fossile e vegetale per applicazioni veicolari. Sistemi di propulsione ibridi elettrico-fuel cell per veicoli stradali.

Stato dell'arte:

I sistemi di propulsione dei veicoli del futuro (motore a combustione interna, powertrain elettrico-fuel cell) dovranno essere caratterizzati da un elevato grado di efficienza energetica e da un’affidabile compatibilità ambientale. Per soddisfare queste due esigenze (efficienza e sostenibilità ambientale) sono necessari notevoli investimenti culturali e strumentali per migliorare le conoscenze di base dei complessi fenomeni che regolano il funzionamento dei sistemi di propulsione.

Azioni

Attività in corso:

Sviluppo di diagnostica ottica per lo studio dei processi fluidodinamici, dei getti di combustibile e della combustione con tecniche ottiche avanzate. Sviluppo di modelli fenomenologici per codici fluidodinamici mono e tridimensionali e loro validazione con esperimenti ad-hoc. Rilievi fonometrici e intensimetria acustica per la caratterizzazione dei sistemi. Metodologie di produzione di idrogeno e sviluppo di nuove strategie di controllo dei powertrains elettrici-fuel cell.

Azioni da svolgere e punti critici:

Disponibilità delle risorse umane sia tecniche che manageriali (ricercatori e collaboratori professionali), continuità nel flusso dei finanziamenti e procedure di gestione amministrativa semplificate.

Collaborazioni e committenti:

La complessa natura dei fenomeni termo-fluidodinamici dei motori a combustionme interna e l'ottimizzazione delle performance dei sistemi di propulsione ibrida elettrica-fuel cell richiedono competenze multidisciplinari. Pertanto, per il futuro si prevedono collaborazioni con altri Istituti e/o Dipartimenti CNR, Dipartimenti Universitari e Aziende del Settore. In particolare sono state attivate le seguenti collaborazioni: ELDOR Corp.-Como, ENEA, ELASIS-Pomigliano D’Arco, Elettronica Santerno-Modena, ATAF-Firenze, Regione Toscana-Firenze, CTP-Napoli, I2T3-Firenze, ZEV-veicoli elettrici-Modena, Ford Motor Europe, AVL-Graz, ST Microelectronics-Milano, Lombardini Motori-Reggio Emilia, Isotta Fraschini Motori, Yamaha-Giappone, DIMEC-Università di Modena e Reggio Emilia, Ferrari GS.

Finalità

Obiettivi:

Gli obiettivi riguardano i motori termici e i sistemi di propulsione elettrici-fuel cell. Per i motori, si intende migliorare le conoscenze dei fenomeni interni al cilindro con l’ausilio di tecniche ottiche avanzate e simulazione numerica per minimizzare i consumi specifici,le emissioni nocive e vibroacustiche.Per i sistemi di propulsione elettrici-fuel cell si intende studiare le metodologie di produzione dell’idrogeno per le fuel cell PEM e la gestione dei flussi energetici a bordo.

Risultati attesi nell'anno:

Potenziale impiego (campo da compilare a cura dell’istituto) • per processi produttivi

Motori ad alte prestazioni, Diagnostica ottica, Propulsione con Fuel cells, Produzione di Idrogeno • per risposte a bisogni individuali e collettivi

Le tematiche hanno l’obiettivo della riduzione delle emissioni inquinanti e concorrono all’uso razionale dell’energia nei trasporti

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Page 130: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Preconsuntivo 2005 Prestazioni ed emissioni dei veicoli in uso reale

Aggiornamento commento sui punti critici

Uno dei punti critici riguardava la stabilità del contesto generale organizzativo del Consiglio Nazionale delle Ricerche che si va delineando e costruendo, il che dovrebbe consentire una migliore collocazione e gestione delle attività di R&D. Invece, non sono stati risolti i problemi legati alle risorse umane. Il raggiungimento degli obiettivi dei programmi di ricerca proposti per il triennio era fondato sull'acquisizione di risorse da tempo programmate, quali quelle individuate ad esempio dall'accordo MISMEZ non ancora attuato nella sua interezza. Anche se ciò nell'economia dell'Ente può non essere rilevante (od addirittura vantaggioso), scarica sulle commesse ulteriori costi ed i negativi effetti dei lunghi tempi amministrativi e burocratici per l'avvio delle collaborazioni.

Collaborazioni

Sono state realizzate le seguenti collaborazioni (in numero superiore a quello previsto): Univ. Federico II (DIT, DIME, DIC DSF) Seconda Università di Napoli (DIAM)- Univ. Di Benevento (DI) - Univ. di Salerno (DIIIE) - CNR (ISTM) - IC Istituto di Cinetica Chimica e Combustione dell’Accademia Russa delle Scienze - Rete di laboratori europei afferente al COST 346 dell’UE - Rete di laboratori europei afferente al progetto ARTEMIS del V Programma Quadro dell’UE - ANM - Consorzio Provinciale di Trasporto CTP di Napoli - PMI campane (ARTS Srl, Evoluzione Srl, SCE, RAMOIL) - Aziende: Q8, CAMTECH, Engelhard, Lombardini., Grimaldi Group Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio. Regione Campania

Commento su eventuali scostamenti

Non sono stati raggiunti i risultati attesi dal progetto progetto M.I.U.R.-Sistema Aereo di Monitoraggio Ambientale SAMOA in quanto tale programma il cui avvio era previsto per il 2005 non è iniziato.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

Sono stati raggiunti i risultati attesi dei progetti realizzati e specificamente: Costruzione di un DATA BASE di misure di emissioni (regolamentate e non) allo scarico di diverse tecnologie e classi di autoveicoli in uso reale – Progetto Europeo V Framework ARTEMIS Caratterizzazione e utilizzo del sensore MOGANO dell’AMRA su emissioni e atmosfera. Campagne circadiane di misura di inquinanti atmosferici gassosi e particellari. Sviluppo e validazione di un modello gerarchico per la determinazione dei fattori di emissione dall’elaborazione dei dati di un data base di emissione. Studio sull’applicazione delle trasformate wavelet per la definizione del comportamento di guida. Modello per l'analisi affidabilistica dei dati di guasto di componenti automobilistici. Modello probabilistico del processo di usura delle camicie dei pistoni. Motori ad accensione comandata ad alta efficienza

Aggiornamento commento sui punti critici

I principali punti critici riguardano: -la scarsità e l'inadeguatezza del personale tecnico dovuta all'assenza di turnover - Il mancato perfezionamento di contratti su fondi gestiti dal MIUR su legge 297

Collaborazioni

Non esistono scostamenti tra le collaborazioni preventivate e quelle realizzate.

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Page 131: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commento su eventuali scostamenti

Gli scostamenti tra le attività preventivate e quelle realizzate sono dovuti al mancato perfezionamento di due contratti su fondi gestiti da ministeri, in particolare: "Autobus urbano con emissioni quasi zero"(MIUR 297) e " Studio di componentistica per motori a combustione interna di nuova generazione" (MIUR 297). La attività relativa al primo dei due contratti si è limitata allo studio della bibliografia. L'attività riguardante il secondo contratto, svolta in collaborazione con Dell'Orto e il dipartimento DIME dell' Università Federico II, è proseguita ed ha portato alla deposizione di due brevetti congiunti.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

In accordo a quanto preventivato: Sviluppati modelli di correlazione per la verifica della plausibilità di prove motoristiche (contr. Eu AMPA). Effettuata l'analisi progettuale dei condotti di aspirazione e scarico di un motore GDI turbocompresso, valutati schemi cinetici semplificati per la previsione della detonazione (contr. Eu NICE). Messa a punto una metodologia per l'invecchiamento accelerato dei catalizzatori(contr. Eu (CAT NAT).Valutata la tossicità delle emissioni di un motore heavy duty alimentato con gas naturale e con combustibili liquidi(contr ASER).Definita una configurazione motoristica dual fuel(contr.ETRA). Condotta analisi progettuale e brevettazione di sistemi VVA elettromeccanici ed elettroidraulici (MIUR 297 in corso di perfezionamento). Propulsori avanzati ad accensione per compressione a norme post EUROV e combustibili dedicati

Aggiornamento commento sui punti critici

Oltre alle difficoltà di reperimento delle risorse Umane, già delineate a preventivo, si deve aggiungere che il la tempistica di erogazione dei finaziamenti esterni da parte di Ministeri e Regioni su finanziamenti vinti nei vari bandi risulta ormai di gran lunga superiore all'anno solare. Ciò, in assenza di un consistente volano "istituzionale" da parte dell'Ente, crea notevoli difficoltà di pianificazione delle attività.

Collaborazioni

Le collaborazioni previste, essendo legate o a Partners Istituzionali ( Università, Istituti del CNR, UE, o a coolaborazioni in progetti specifici non si sono modificate nel corso del 2005. E' stata semplicemente aggiornata la relativa scheda con l'inserzione dell' ICAR- CNR, omesso per errore nella precedente formulazione.

Commento su eventuali scostamenti

Non si registrano scostamenti significativi tra risultati (finali) attesi e conseguiti. Vi è invece una rimodulazione delle priorità e tempistiche delle varie linee di ricerca dovuta alla dinamica dei flussi di finanziamento dall'esterno alla commessa.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

La commessa ha operato nel 2005 (con un unico modulo) sull'intero spettro di attività delineato a preventivo. Il principale risultato atteso era la messa a punto di metodi di calcolo innovativi per motori a c.i. ad accensione per compressione. Tale risultato è stato pienamente conseguito. Si è infatti definita una procedura modellistica integrata per gli studi delle fenomenologie di iniezione e combustione che prevede l'uso di modelli 1D, di modelli 3D e di cinetica chimica dettagliata al fine di ottimizzare motori per la fase post-EURO V. Sono state inoltre messe a punto metodologie sperimentali innovative per la caratterizzazione degli spray diesel e realizzato un prototipo di motore

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

da ricerca ad accensione per compressione multi-purpose per caratterizzazioni sperimentali di processi di combustione innovativi. Sviluppo del sistema di combustione di un motore Diesel iniezione diretta “heavy duty” per uso marino, ad elevate prestazioni e basse emissioni

Aggiornamento commento sui punti critici

Ridotta disponibilità delle risorse umane, sia come personale tecnico che ricercatore, e scarsa continuità nel flusso dei finanziamenti.

Collaborazioni

La complessa natura dei fenomeni termo-fluidodinamici dei motori a combustionme interna e l'ottimizzazione delle prestazioni dei sistemi di propulsione ibrida elettrica-fuel cell richiedono competenze multidisciplinari. In particolare sono state attivate le seguenti collaborazioni: ELDOR Corp., Como; ENEA,Roma; ELASIS, Pomigliano D’Arco; Elettronica Santerno, Modena; ATAF, Firenze; Regione Toscana, Firenze; CTP, Napoli; I2T3, Firenze; ZEV Veicoli elettrici, Modena; Ford Motor Europe; AVL, Graz; ST Microelectronics, Milano; Lombardini Motori, Reggio Emilia; Isotta Fraschini Motori, Bari; Yamaha, Giappone; DIMEC, Università di Modena e Reggio Emilia, Ferrari GS, Maranello; YANMAR, Giappone; Ippocratica,Salerno; Università di Milano; Università di Lecce; Università di Bologna, Seconda Università di Napoli, Università di Napoli "Federico II", Università di Salerno, Università di Roma, Goteborg University, Sweden; Daimler Chrysler, Germania; Universidad de Malaga, Spain.

Commento su eventuali scostamenti

Non sono segnalati scostamenti tra i risultati attesi e quelli conseguiti

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

Comprensione del processo di formazione della miscela, dell'accensione, della combustione e della formazione delle specie inquinanti con tecniche ottiche avanzate e modellistica di simulazione per motori sovralimentati diesel ad alte prestazioni con sistemi d’iniezione innovativi, basse emissioni inquinanti e vibro-acustiche per impiego veicolare, marino ed aeronautico. Studio con tecniche spettroscopiche del processo di detonazione in motori ad accensione comandata per la convalida di un modello di simulazione (EU MIN-KNOCK ENK6-CT-2002-00643). Sviluppo di catalizzatori per la produzione di idrogeno mediante ossidazione parziale del GPL. Gestione dei flussi energetici nella propulsione elettrica-fuel cells di piccola potenza. Sviluppo di sistemi di celle a combustibile per la propulsione elettrica di autobus urbani.

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Page 133: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2006:

Prestazioni ed emissioni dei veicoli in uso reale

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: MARIO RAPONE Elenco dei partecipanti liv. Albadoro Antonio VI Albano Antonio VI Ammendola Mario VII Bascetta Mario IV Branno Salvatore VI Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Della Ragione Livia III Di Franco Alfredo V Distratto Agostino VI

liv. Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Laezza Ferdinando III Liguori Marina IV Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III Montella Salvatore VIIIMorra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII

liv. Musella Costantino IV Prati Maria Vittoria III Pulcini Gianpaolo II Rapone Mario I Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Sirico Domenico VI Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIII

Temi

Tematiche di ricerca Valutazione dei fattori di emissione e dei consumi di autovetture, autobus, autoveicoli a due ruote. Valutazione delle emissioni e consumi di veicoli. Centro di Competenza Regionale Trasporti Realizzazione di un Laboratorio Qualità Ambiente e Sicurezza. Sintesi ad alta temperatura di particelle a scala nanometrica per applicazioni sensoristiche. Sistema Aereo di Monitoraggio Ambientale. Spettrofotometria FUV-NIR.

Stato dell'arte Le attivita’ dei trasporti contribuiscono in maniera rilevante alle emissioni di inquinanti dell’aria, l’impatto sulle emissioni risulta quindi un elemento chiave nella valutazione di ogni piano o politica di trasporto, con particolare riferimento alle aree urbane e metropolitane. La caratterizzazione e la valutazione delle emissioni inquinanti, relazionate da una parte al traffico e dall’altra al conseguente impatto sull’ambiente e sulla salute, assumono pertanto un’importanza istituzionale nella comunita’ scientifica internazionale. Tematiche di ricerca di interesse attuale riguardano: La determinazione delle relazioni tra emissioni, comportamento di guida dei veicoli e caratteristiche del traffico. L’approfondimento della determinazione e della caratterizzazione delle emissioni per le specie non regolamentate (gassose e micro-particellari) con riferimento alle nuove tecnologie motoristiche, ai nuovi combustibili ed ai nuovi sistemi di propulsione di veicoli a due e quattro ruote. La valutazione e l'ottimizzazione dell’impatto delle politiche di inspection e maintenance (I&M) dei mezzi sulla qualita' dei trasporti e sull’ambiente.

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Page 134: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Azioni Attività da svolgere - Misura e caratterizzazione delle emissioni regolamentate e non dei mezzi di trasporto. - Sviluppo di metodi statistici e di intelligenza artificiale per la modellazione del comportamento di guida, delle emissioni e dell'affidabilità dei mezzi di trasporto. - Qualificazione di combustibili, dispositivi di abbattimento delle emissioni, motori ed autoveicoli nei confronti dei consumi energetici e dell'impatto ambientale. - Sviluppo Laboratorio di qualificazione del sistema veicolo-guidatore- ambiente del Consorzio TEST (Technology Environment Safety Transport) (CRDC TRASPORTI REG CAMPANIA) Punti critici e azioni da svolgere Punti critici: Acquisizione di personale per lo svolgimento delle attività già programmate Approvazione e Finanziamento progetti di ricerca proposti nel 2005

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Le competenze presenti nella macrolinea Q&A, consolidate nello svolgimento di programmi di ricerca nazionali ed europei, riguardano: -Fenomeni di base dei motori a combustione interna con particolare riferimento alla produzione di emissioni inquinanti allo scarico e alla loro evoluzione in atmosfera -Metodiche di caratterizzazione chimico-fisica e di misura delle emissioni inquinanti in laboratorio e su veicoli su strada -Valutazione delle efficienze di riduzione di sistemi di post-trattamento delle emissioni allo scarico (catalizzatori three-way, trappole per il particolato Diesel) -Metodi statistici per la progettazione degli esperimenti e l’analisi dei dati sperimentali, per la caratterizzazione del comportamento di guida dei veicoli in uso reale -Metodi statistici per lo sviluppo di modelli delle emissioni inquinanti -Metodi statistici per la valutazione dell’affidabilita’ e per l’ottimizzazione di politiche di manutenzione basata sull’affidabilita’, di sistemi meccanici, di mezzi e sistemi di trasporto. -Metodi di soft computing

Collaborazioni (partner e committenti) Univ. Federico II (DIT, DIME, DIC DSF) - Univ. di Salerno (DIIIE) - CNR (ISTM) - IC Istituto di Cinetica Chimica e Combustione dell'Accademia Russa delle Scienze - Rete di laboratori europei afferente al COST 346 dell'UE - Rete di laboratori europei afferente al progetto ARTEMIS del V Programma Quadro dell'UE - ANM - Consorzio Provinciale di Trasporto CTP di Napoli - PMI campane (ARTS Srl, Evoluzione Srl, SCE, RAMOIL) - Aziende: Q8, CAMTECH, Engelhard, Lombardini.

Finalità

Obiettivi Obiettivo generale è lo studio delle prestazioni e delle emissioni degli autoveicoli per uno sviluppo sostenibile dei trasporti. Obiettivi specifici sono: -Misura e caratterizzazione delle emissioni inquinanti di mezzi di trasporto “regolamentate e non” in relazione organica con tutta la filiera : Emissioni allo scarico - Evoluzione in atmosfera - Impatto ambientale locale (Salute) e globale (Clima). -Sviluppo ed applicazione di metodi statistici e di intelligenza artificiale per la modellazione del comportamento di guida, delle emissioni e dell'affidabilita’ dei mezzi di trasporto

Risultati attesi nell'anno Protocollo di valutazione dell'efficiacia di dispositivi aftermarket per l'abbattimento del particolato allo scarico di autoveicoli heavy-duty in prove di laboratorio e su strada. Qualificazione di dispositivi aftermarket per l'abbattimento del particolato allo scarico di autoveicoli heavy-duty. Studio di fattibilita' di uno strumento di supporto alle decisioni per il controllo dell'inquinamento prodotto dal traffico. Validazione di un modello di emissione di autovetture per scenari di micro- trip e situazioni

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Page 135: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

traffico strada. Realizzazione di un laboratorio del consorzio TEST di qualificazione del sistema veicolo-guidatore ambiente. Metodo di pianificazione della manutenzione basato sull'affidabilità

Potenziale impiego - per processi produttivi I risultati delle attivita’ riguardanti i fattori di emissioni (data base e modelli di valutazione) sono potenzialmente utilizzabili dagli amministratori nazionali e locali per la previsione dell’inquinamento prodotto dai veicoli nella pianificazione del traffico (agenzie di mobilita’ e agenzie di protezione dell’ambiente regionali e nazionale) e dai produttori di autoveicoli. Il sistema di monitoraggio ottico remoto di gas e aerosol puo’ essere impiegato in campagne di misura degli inquinanti su singoli veicoli in transito, su traffico stradale, su aree estese. I metodi di analisi affidabilistica e di pianificazione della manutenzione dei veicoli sono di forte interesse di produttori di autoveicoli e delle aziende di trasporto

- per risposte a bisogni individuali e collettivi La caratterizzazione e la valutazione delle emissioni inquinanti e dei gas ad effetto serra prodotti dai mezzi di trasporto rispondono ad una crescente domanda sociale di controllare l'inquinamento dell'aria, con particolare riferimento alle aree urbane, e di verificarne l'effetto sulla salute (effetti locali) e sul clima (effetto globale). La qualificazione dei mezzi di trasporto nei riguardi dell'affidabilità risponde alla domanda di un trasporto con elevata qualità del servizio capace di orientare la domanda di mobilità dal trasporto privato a quello pubblico, per migliorare i problemi di congestione e di inquinamento del traffico, critici nelle aree urbane.

Moduli

Modulo: Valutazione e miglioramento delle prestazioni e delle emissioni dei mezzi di trasporto

Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto Modulo: Valutazione delle performance di dispositivi after-treatment e

caratterizzazione delle emissioni regolamentate e non regolamentate allo scarico di veicoli

Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9516 231 270 0 1017 167 668 257 N.D. 1441

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

5 12 *equivalente tempo pieno

131

Page 136: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

0 0 0 2 0 0 0 0 0 2

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 5 3 8 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Motori ad accensione comandata ad alta efficienza

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: VENIERO GIGLIO Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Ammendola Mario VII Bascetta Mario IV Branno Salvatore VI Cangiano Gaetano VII Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Di Franco Alfredo V Diana Salvatore III Distratto Agostino VI

liv.Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giglio Veniero III Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Iorio Biagio III Liguori Marina IV Marchettini Silvano VII Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III Montella Salvatore VIII

liv.Morra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Police Giuseppe I Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIIIVaglieco Bianca Maria II

Temi

Tematiche di ricerca Studio, progettazione e realizzazione di sistemi VVA (Variable Valve Actuation) con impiego di attuatori elettromeccanici ed elettroidraulici. Messa a punto di sistemi per il controllo della detonazione in motori sovralimentati con turbo-compressori

Stato dell'arte Per soddisfare alle limitazioni sulle emissioni inquinanti e di anidride carbonica la ricerca si sta orientando ad ottenere un propulsore che abbia i consumi specifici dei motori ad accensione per compressione (CI) e le emissioni dei motori ad accensione comandata (SI) con catalizzatore 3 vie. Nel settore dei motori ad accensione comandata, si tende a mettere a punto dei propulsori con alta densità di potenza ed elevata flessibilità,riducendo la cilindrata fino al 40% (downsizing) e mantenendo invariate coppia e potenza con la sovralimentazione (turbocharging). Essenziali sono l’iniezione diretta ed il comando flessibile delle valvole, per variarne nel modo più ampio possibile

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Page 137: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

sia alzata che fasatura (sistemi VVA). I sistemi VVA consentirebbero di controllare, ciclo per ciclo: distribuzione della miscela in camera di combustione; EGR interno; rapporto di pressione reale; livelli di swirl e di microturbolenza. Ciò consentirebbe di evitare la detonazione nei motori sovralimentati ad alto rapporto di compressione e di realizzare processi di combustione innovativi.

Azioni

Attività da svolgere Studio di leggi di controllo di basso livello per un sistema di attuazione variabile delle valvole (VVA) elettroidraulico. Valutazione di schemi cinetici semplificati per la previsione della detonazione in motori ad accensione comandata, e confronto con sperimentazione su monocilindro e pluricilindro. Proposizione di strategie di controllo dell'iniezione basate sulla stratificazione della miscela di aria e combustibile in camera di combustione.

Punti critici e azioni da svolgere Tempestività dei finanziamenti; disponibilità di personale tecnico. Tra le azioni da svolgere sarebbe richiesta la assunzione di nuovo personale.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Le principali competenze disponibili riguardano i seguenti settori: - meccanica fredda, meccanica calda, misure meccaniche, termiche e di termofluidodinamica (modellazione 1D e 3D delle fasi di ricambio, l’interpretazione termodinamica dei dati sperimentali) - formulazione di modelli dinamici orientati ai controlli, - utilizzo di sistemi di prototipazione rapida di leggi di controllo del motore - studio di componentistica avanzata per MCI ( 3 brevetti depositati negli ultimi due anni). - progettazione elettromagnetica mediante CAD elettromagnetici specializzati - gestione di prove su un banco ad alta dinamica light-duty - elaborazione di procedure sperimentali. Le tecniche di indagine si basano sull'uso congiunto di modellistica zero, mono e pluridimensionale e sperimentazione su banco prova, e all'analisi termodinamica del ciclo di pressione e di altre grandezze in camera di combustione. I banchi prova e la strumentazione di analisi dei gas di scarico consentono prove in regime stazionario e in transitorio.

Collaborazioni (partner e committenti) Dell’Orto; CRF; DIME Napoli; Dip. Di Energetica Università di Genova; Dipartimento di Informatica e Sistemistica Università di Napoli Federico II; Dipartimento di Informatica e Sistemistica II Università di Napoli.

Finalità

Obiettivi Messa a punto di motori ad alta efficienza. Realizzazione di sistemi flessibili di attuazione delle valvole di aspirazione e scarico di MCI e dei relativi tools di controllo di basso e alto livello.

Risultati attesi nell'anno Valutazione di schemi cinetici semplificati per la previsione della detonazione in motori ad accensione comandata alimentati con combustibili liquidi. Strategie di iniezione per il controllo della detonazione. Proposizione brevettuale di un VVA elettroidraulico a singola valvola di controllo.

Potenziale impiego - per processi produttivi VVA, motori DISI turbocompressi, controllo elettronico

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Page 138: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Le ricerche effettuate contribuiscono: alla messa a punto di motori ad accensione comandata innovativi in grado di contenere i consumi nel rispetto delle più stringenti normative riguardanti le emissioni

Moduli

Modulo: Motori ad accensione comandata ad alta efficienza Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9407 136 230 0 773 252 618 182 N.D. 1207

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

4 9 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 4 0 4 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Propulsori avanzati ad accensione per compressione a norme post EUROV e combustibili dedicati

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: CLAUDIO BERTOLI

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Page 139: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Alovisi Giovanni VII Ammendola Mario VII Bascetta Mario IV Beatrice Carlo III Belardini Paola I Bertoli Claudio I Branno Salvatore VI Calabria Raffaela III Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV D'Alessio Jacopo III

liv.Del Giacomo Nicola II Di Franco Alfredo V Distratto Agostino VI Esposito Corcione Giuseppe VIIIFinizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Innocente Renato II Lazzaro Maurizio III Liguori Marina IV Massoli Patrizio II Miccoli Alfredo IV

liv.Micera Francesco III Migliaccio Marianna III Moccia Vincenzo III Montella Salvatore VIIIMorra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Scognamiglio Agostino II Serpe Rosina VII Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIII

Temi

Tematiche di ricerca La commessa indaga sulle possibilità che i motori ad accensione per compressione hanno di evoversi verso limiti di emissione prossimi allo zero elettrico equivalente, nonchè sull'utilizzo di accoppiamenti motore- qualità del combustibile innovativi. Quindi insieme alle attività in corso per il conseguimento degli obiettivi, si prevede di aprire ulteriori moduli sui bio-fuels e l'impiego di idrogeno ( e miscele metano-idrogeno) in motori ad accensione per compressione.

Stato dell'arte Il miglioramento nel controllo delle emissioni fissato a livello Europeo appare particolarmente severo. Infatti bisogna osservare che, ipotizzando uno scenario che determini una ulteriore riduzione dei limiti delle emissioni inquinanti di NOx e Particolato (per i motori diesel), dell'ordine di percentuali superiori 70%, le motorizzazioni dovrebbero soddisfare limiti che sono prossimi agli equivalenti veicoli ad emissioni zero( EZEV).

Azioni

Attività da svolgere Modellistica dei processi di iniezione e combustione. Sistemi di combustione innovativi. Sviluppo di tecniche diagnostiche per la caratterizzazione del comportamento termo-chimico di combustibili liquidi e delle emissioni inquinanti allo scarico di propulsori EURO V ed EURO VI. Sviluppo di tecniche diagnostiche per la caratterizzazione di sprays. Interazione tra qualita del gasolio e la combustione in motori C.R. avanzati. Possibilità di utilizzo di bio-fuels in un sistema di combustione diesel e/o di tipo stazionario . Supporto operativo a tematiche connesse con i propulsori aeronautici.

Punti critici e azioni da svolgere La fattibilità tecnica della commessa è pienamente dimostrata dalle attività preliminari e dai risultati ottenuti nel 2005. Il principale punto critico resta l'acquisizione delle ulteriori risorse umane necessarie allo svolgimento delle attività. Ulteriore problema appare la tempestività dei flussi finanziari reperiti dal'esterno. In tal senso il Dipartimento ET potrebbe dotarsi di un meccanismo di finanziamento per anticipazione su risorse esterne certe in grado di agevolare la continuità degli investimenti.

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Page 140: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine La Commessa nasce intorno al known-how continuamente implementato e rinnovato, presso l’Istituto Motori, nel settore della combustione, della sua interazione con la qualità del combustibile e dello sviluppo di tecniche diagnostiche. In particolare il patrimonio di competenzee strumentale sviluppato riguarda : - Sale prova motore integrate per l'applicazione di tecniche diagnostiche e di calcolo - Codici di calcolo proprietari dei processi controllanti la combustione in motori ad accensione per compressione. - Brevetti di motori innovativi. - Collaborazioni operative con i principali centri di ricerca Europei. Collaborazioni (partner e committenti) Istituto per l'energetica e le interfasi IENI Padova - Istituto Ricerche Combustione IRC CNR Napoli. - ITAE CNR Messina - ICAR CNR Napoli- DIC Università Federico II. - DIME Università Federico II. - Centro Ricerche FIAT. - Ferrari S.P.A - ENI Tecnologie. - Bosch Germania. - Daimler Crysler Germania. - IFP Francia. -VTT Finlandia. - Wartsila Corporation Finlandia - FEV Germania - AVL Austria.

Finalità

Obiettivi I principali obiettivi specifici della commessa possono quindi così sintetizzarsi : - Analisi ed implementazione delle diverse tecnologie di combustione per motori m.c.i. ' near Zero emission'. - Definizione di metodologie innovative per lo studio delle emissioni non regolate - Definizione di metodologie innovative di diagnostica dei processi di combustione - Realizzazioni prototipali di sintesi del progetto.

Risultati attesi nell'anno Metodologia di calcolo integrata 1D 3D per l'analisi teorica del processo di combustione in motori innovativi ( LTC ) - Diagnostiche innovative su processi e componenti- Prototipi dimostratori ( motore pluricilinndrico con calibrazioni Euro V al banco prova) - Strategia di controllo motore aeronautico ULM . Tecnica dignostica LII transiente per la misura del sizing delle particelle allo scarico di motori EURO V.

Potenziale impiego - per processi produttivi L'impiego potenziale per processi produttivi riguarda le seguenti tipologie di prodotto : - Motori innovativi - Sviluppo Metodologie Teorico Sperimentali

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Generalmente questo tipo di ricerca, se di successo, consente di : - Aumentare la competitività dell' Industria Nazionale - Ridurre l'inquinammento amientale ed i consumi di energia.

Moduli

Modulo: Sviluppo di sistemi di combustione avanzati per m.c.i. ad accensione per compressione

Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto Modulo: Analisi con modellistica CFD avanzata 1D e 3D e cinetica chimica di dettaglio

per sistemi di combustione innovativi Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

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Page 141: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Modulo: Qualificazione sperimentale di combustibili innovativi per motori ed impianti stazionari

Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto Modulo: Caratterizzazione delle emissioni di particolato da motori diesel avanzati (

EURO V e EURO VI): applicazione di tecniche diagnostiche di LII e CRDS Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto Modulo: Sviluppo di soluzioni motoristiche hi-performance estendibili a settori off-

road Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9779 234 1160 0 2173 217 1611 318 N.D. 2708

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

9 16 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 2 1 2 0 0 0 0 1 6

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 4 6 10 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Sviluppo del sistema di combustione di un motore Diesel iniezione diretta “heavy duty” per uso marino, ad elevate prestazioni e basse emissioni

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: GERARDO VALENTINO

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Page 142: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Alfuso Salvatore III Allocca Luigi II Ammendola Mario VII Auriemma Maddalena III Bascetta Mario IV Branno Salvatore VI Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Costa Michela III Di Franco Alfredo V Diana Vincenzo VII

liv.Distratto Agostino VI Esposito Corcione Felice I Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Liguori Marina IV Merola Simona Silvia III Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III Montella Salvatore VIIIMorra Anna Maria VIII

liv.Morra Assunta VII Musella Costantino IV Rossi Carlo VI Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Sgammato Bruno VI Siano Daniela III Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIIIVaglieco Bianca Maria II Valentino Gerardo II

Temi

Tematiche di ricerca Diagnostica avanzata e modellistica di simulazione di nuovi sistemi di combustione per motori Diesel "heavy duty" ad iniezione diretta per uso marino con le seguenti problematiche tecnico-scientifiche: 1.Fluidodinamica del sistema di aspirazione e del cilindro motore; 2.Controllo dell’alimentazione del combustibile e formazione della miscela; 3.Combustione, formazione delle specie inquinanti e determinazione delle dimensioni delle particelle di particolato allo scarico.

Stato dell'arte L’evoluzione dei sistemi di propulsione,con l’esordio nel settore della trazione commerciale del sistema d’iniezione common rail,ha consentito ai propulsori sensibili vantaggi sul fronte dei consumi e delle emissioni. Tali sistemi,che negli ultimi anni sono stati introdotti anche nel campo della trazione pesante(autocarri,motrici ferroviarie)con lo sviluppo di motori di progetto interamente nuovo e specificamente sviluppati per questi campi di potenza(<2MW),sono caratterizzati da una elevata pressione di funzionamento (elevata atomizzazione del combustibile e maggiore portata erogata a parità di durata di iniezione) ed un’elevata dinamica dell’intero equipaggio mobile dell’elettro-iniettore, tale da consentire iniezioni multiple nell’intervallo di durata della fase di iniezione. Nonostante i notevoli risultati conseguiti,ad oggi è ancora necessario approfondire la conoscenza teorica e la verifica sperimentale dei fenomeni fisico-chimici preposti all'efficienza della combustione e delle specie gassose e particolati, quali la fluidodinamica dell’aria di alimentazione e in camera di combustione,la formazione della miscela,la strategia di iniezione

Azioni

Attività da svolgere 1. Caratterizzazione della struttura del moto d'aria nel cilindro motore in condizioni di motore naturalmente aspirato e motore sovralimentato Definizione delle strategie di iniezione ed analisi dell'evoluzione del getto di combustibile; 2. Simulazione multidimensionale del processo di formazione della miscela e della combustione, con calibrazione dei modelli su data base sperimentale; 3. Acquisizione, assemblaggio e collaudo del monocilindrico da ricerca. Caratterizzazione delle distribuzioni del combustibile liquido e della fase di accensione mediante visualizzazione, lunghezze d'onda UV-visibile. Saranno esaminate varie strategie d'iniezione indirizzate all' ottimizzazione delle prestazioni

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Page 143: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Punti critici e azioni da svolgere I punti critici per la realizzazione delle azioni da svolgere sono da ricercare nelle difficoltà di realizzazione del motore da ricerca derivanti dalla complessa geometria dei componenti, progettati per pressioni di combustione superiori a 20 MPa (basamento motore, bilancieri comando valvola, albero motore dedicato), e nella consegna del sistema prototipale d’iniezione e della centralina di controllo. Inoltre, si segnala che, per le peculiarità delle attività da svolgere, è indispensabile: 1. Disponibilità di risorse umane (collaboratore tecnico professionale); 2. Celerità nell'assegnazione e continuità del flusso dei finanziamenti per l'espletamento delle procedure amministrative atte all'acquisizione del motore monocilindrico con accessi ottici.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine La commessa si avvale di competenze integrate numerico/sperimentali nei settori della fluidodinamica, della termofluidodinamica dei getti di combustibili e della formazione delle specie inquinanti nei m.c.i. utilizzando codici multi-dimensionali di simulazione numerica e tecniche di diagnostica ottica avanzata ad elevata risoluzione spaziale e temporale. Le principali tecnologie e apparecchiature disponibili riguardano: 1. cluster di computer 1 nodo server + 4 nodi clients, 2. banchi prova motori con sistemi avanzati di acquisizione dati, motori ad accesso ottico per studi di fluidodinamica, formazione della miscela, e spettroscopia della combustione; 3. banco prova con camera a pressione e temperatura controllata per lo studio dei getti di combustibile, 4. sistemi di illuminazione con laser pulsati e non con telecamere CCD ad alta risoluzione 5. sistemi di iniezione ad alta pressione a controllo elettronico e centraline elettroniche prototipali per la gestione delle modalità dell’iniezione.

Collaborazioni (partner e committenti) La complessa natura dei fenomeni termo-fluidodinamici dei motori a combustionme interna e l'ottimizzazione delle performance dei sistemi di propulsione richiedono competenze multidisciplinari. Pertanto, per il futuro si prevedono collaborazioni con altri Istituti e/o Dipartimenti CNR, Dipartimenti Universitari e Aziende del Settore oltre a quelli già attivati: MIUR - Isotta Fraschini Motori, BARI - DIMEC, Università di Modena e Reggio Emilia, MODENA - Chalmers University of Technology, Goteberg, Sweden - Lombardini Motori, Reggio Emilia - STM - ELASIS, Pomigliano d'Arco - YANMAR, Giappone - Elettronica Santerno, Modena - Magneti Marelli PNT, Bologna - Università di Napoli "Federico II"

Finalità

Obiettivi Si propone di miglioraree le conoscenze termo-fluidodinamiche e le modalità di controllo della combustione per lo sviluppo di una famiglia di motori sovralimentati diesel ad elevate prestazioni e basse emissioni inquinanti.Per conseguire gli obiettivi prefissati si farà uso di attività integrate numerico/sperimentali volte alla messa a punto di un sistema di combustione che ottimizzi la termofluidodinamica interna al cilindro motore per minimizzare sia i consumi di combustibile che le emissioni allo scarico. A tal fine si condurranno indagini di simulazione numerica, utilizzando codici di calcolo multi-dimensionali con modelli specificamente tarati per la taglia di motore in oggetto (cilindrata unitaria 1.3 dm3), ed esperimenti, su motori con accesso ottico, avvalendosi di tecniche ottiche ad alta risoluzione spaziale e temporale. Si indagherà sulla struttura del campo fluidodinamico nel cilindro motore, sul meccanismo di formazione della miscela esplorando le proprietà del sistema d’iniezione common rail ad alta pressione a controllo elettronico, e sulla modalità di controllo della combustione valutando l’effetto di strategie d'iniezione sulle emissioni.

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Page 144: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risultati attesi nell'anno Misura della velocità media e dell'intensità di turbolenza dell'aria nel cilindro motore per la definizione di un data base idoneo alla calibrazione del codice STAR-CD; Definizione e test di strategie d'iniezione multiple con misura della portata istantanea di comnbustibile. Caratterizzazione,in ambiente a pressione e temperatura controllate, dell'evoluzione del getto di combustibile per definire un data base (penetrazione del getto, angolo di cono)idoneo alla calibrazione del codice multidimensionale STAR-CD; Stima della distribuzione del combustibile liquido in camera di combustione e determinazione del rapporto aria/combustibile locale, mediante tecniche ottiche e confronto con i risultati della simulazione. Potenziale impiego - per processi produttivi La finalità delle attività è quella di contribuire allo sviluppo di: 1. Motori ad alte prestazioni e basse emissioni inquinanti 2. Impiego della diagnostica ottica avanzata nello studio dei processi termo-fluidodinamici nei m.c.i

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Riduzione dell'impatto ambientale ed uso razionale delle fonti energetiche nei trasporti

Moduli

Modulo: Sviluppo del sistema di combustione di un motore Diesel iniezione diretta “heavy duty” per uso marino, ad elevate prestazioni e basse emissioni

Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9324 108 1634 0 2066 827 2569 144 N.D. 3037

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

4 7 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 1 0 5 0 0 1 0 2 9

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 1 2 4 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

140

Page 145: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Nanostrutture e fluidi complessi impieganti nanomateriali per applicazioni di gas sensor e di heat transfer technology tipiche dei sistemi di propulsione del settore trasporti

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: STEFANO DI STASIO Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Ammendola Mario VII Bascetta Mario IV Branno Salvatore VI Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Di Franco Alfredo V Di Stasio Stefano III

liv.Distratto Agostino VI Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Iazzetta Aniello III Liguori Marina IV Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III

liv. Montella Salvatore VIIIMorra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIII

Temi

Tematiche di ricerca 1. studio di fluidi complessi (lubrificanti e refrigeranti) impieganti nanomateriali per sistemi meccanici ad elevate prestazioni 2. studio del processo di formazione, microstruttura e mappaggio molecolare degli inquinanti particellari di natura carboniosa e delle specie condensate prodotti da sistemi a combustione interna. Analisi delle caratteristiche di tossicita’ (in collaborazione con Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Strahlenbiologie, Koeln) 3. sintesi di nanomateriali per applicazioni di gas sensing di inquinanti e combustibili gassosi per sistemi di propulsione 4. studio dei parametri fisici di nanostrutture attraverso indagine stereologica di nanostrutture implementante codici di tipo Cellular Automata e Algoritmi Genetici

Stato dell'arte Il focus della letteratura circa le possibili applicazioni di nanostrutture (almeno una dimesnione < 100 nm) ai sistemi di propulsione nel settore trasporti riguarda lo studio dei meccanismi di heat transfer su nanoscala e l'effetto delle proprieta' di conduzione elettrica size- depending. Il know-how circa i punti precedenti non puo' prescindere da una conoscenza profonda dei settori Aerosol Science, Surface Science e Physical Chemistry. In particolare, dalla conoscenza delle caratteristiche di modo di trasmissione del calore attraverso quanti di vibrazione (fononi) scaturiscono possibili modelli per giustificare le proprieta' di enhancement della conducibilita' termica di fluidi complessi impieganti nanostrutture. D'altra parte, le proprieta' di conduzione elettrica sono influenzate dalla significativa abbondanza di molecole disposte alla superficie di strutture, nonche' dalla particolare forma delle strutture stesse (spheroids, nanowires, nanobelts), dalla loro eventuale fase cristallina, dalle proprieta' di reattivita' di superficie (trappole, difetti, chemisorbimento).

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Page 146: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Azioni Attività da svolgere L’attivita’ da svolgere nel 2006 e’ la prosecuzione dei progetti FIRB in corso. In particolare, per il FIRB cod. RBAU01CXNP si studiera’ la formazione di cluster molecolari e nanostrutture a partire dalla combustione di idrocarburi. Tali prodotti saranno caratterizzati con tecniche di chimica analitica, di microscopia elettronica, di scattering e assorbimento UV-VIS e radiazione di sincrotrone. Le immagini SEM/TEM di nanostrutture potranno essere studiate con approccio stereologico e codici Cellular Automata. Saranno analizzate le possibilita’ di applicazioni industriali nel settore automotive di fludi complessi impieganti nanostrutture. Per il FIRB cod. RBAU01K749 si proseguira’ l’attivita’ di sintesi in fase gassosa (aerosol route) di materiali nanostrutturati metallo/ossido metallico che ha portato nel 2004 alla realizzazione di un sensore sub-ppm di NO2. Gli aerosol sintetizzati verranno raccolti in forma di polveri nanofasiche e caratterizzati come sopra. Si studieranno i processi di interazione di superficie nanopolveri-gas per specie gassose impiegate come combustibili o prodotti come residuo nei sistemi di propulsione di altre commesse CNR-IM. Punti critici e azioni da svolgere I punti critici sono legati essenzialmente alla puntualita’ dell’erogazione dei fondi MIUR gia’ stanziati per i progetti approvati e in corso. Inoltre, si attende che i bandi interni al CNR per le ricerche a tema libero raggiungano la periodicita’ annuale preannunciata.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Il gruppo proponente svolge attivita' spesso con partner internazionali da circa 10 anni nel settore Aerosol Science e Physical Chemistry. E' stata acquisita esperienza circa i processi di formazione di particolati carboniosi prodotti da sistemi a combustione che coprono dimensioni nanometriche e sub-nanometriche. Le tecniche di indagine acquisite (SEM, TEM, XRD, SAXS, SLS, GCMS, UV-VIS e DBS) nello studio di specie carboniose indesiderate, sono estese alla caratterizzazione di nanostrutture, prevalentemente di natura metallica ottenute mediante processi di sintesi in fase gassosa e di tipo Chemical Vapour Deposition. Di recente sono state sintetizzate dal gruppo CNR-IM alcune strutture a morfologie particolare (nanofibre cave di zinco) le quali immediatamente sono state applicate come sensori sub-ppm di NO2. Gli ossidi di azoto, in particolare, sono inquinanti ubiquitari poiche' vengono formato in ogni processo di combustione indipendentemente dal tipo combustibile. Infine, fra i metodi di sintesi mutuati dagli studi di combustione vengono applicate teciche di sintesi in fiamma per la fabbricazione di strutture a prestazioni particolari per l'impiego nel settore automotive.

Collaborazioni (partner e committenti) 1. INSTITUTE OF CHEMICAL KINETICS AND COMBUSTION, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia 2. CNR-IENI (ISTITUTO PER L’ENERGETICA E LE INTERFASI) 3. CNR-ISTM (ISTITUTO di SCIENZE e TECNOLOGIE MOLECOLARI) 4. Universita’ di Brescia (INFM) Gas Sensor Laboratory 5. Université Rennes I, Physique des Atomes, Lasers, Molecules et Surfaces (P.A.L.M.S.), Rennes, France 6. Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Strahlenbiologie, Koeln, Deutschland 7. FERRARI S.p.A. 8. H.P.E. S.r.l. – High Performance Engineering

Finalità

Obiettivi Gli obiettivi sono rappresentati dal conseguimento di patents e dalla pubblicazione su riviste scientifiche ISI. Lo scambio di informazioni e la interazione con gruppi scientifici internazionali rappresenta una modalita' fondamentale per il conseguimento di tali obiettivi. Infine, la collaborazione con prestigiose case automobilistiche e piccole e medie imprese, gia' in atto, consente di garantire, a valle del raggiungimento del risultato scientifico, il trasferimento del know-how e la

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Page 147: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

realizzazione del prodotto industriale high-tech. I punti deboli della programmazione dell'attivita' sono rappresentati dalla irregolarita' della erogazione di finanziamenti gia' attribuiti attraverso progetti approvati e in corso di svolgimento.

Risultati attesi nell'anno Entro il 2006 si attende di poter fornire una caratterizzazione sperimentale comparata circa i meccanismi di formazione di cluster molecolari carboniosi ad anello chiuso e di nanoparticelle prodotte in combustione. Si attende anche di poter caratterizzare insieme a partner internazionali di Koeln le caratteristiche di eventuale tossicita’ di tali composti. E’ ben nota la maggiore potenziale pericolosita’ delle particelle ultrafini (< 100 nm) sulla salute dell’uomo e gli effetti indesiderati sulla vegetazione specialmente marina. I cluster molecolari con dimensioni dell’ordine di 1 nm hanno maggiori proprieta’ di penetrazione nella membrana cellulare degli alveoli polmonari e lunghi tempi di residenza. Circa la sintesi aerosol di nanostrutture, potranno essere individuate applicazioni industriali basate su nanomateriali composti di carbonio. Verranno sintetizzati e studiati materiali a nanostruttura di tipo metallo/ossido metallico circa le proprieta’ di reattivita’ di superficie in presenza di gas inquinanti e combustibili. Anche per questi materiali saranno individuate possibili applicazioni industriali.

Potenziale impiego - per processi produttivi a) lubrificazione di interstizi meccanici e miglioramento delle proprieta' di scambio calorico dei sistemi di propulsione mediante applicazioni di fluidi complessi ad alta efficienza impieganti nanostrutture b) parti di arredo di autoveicoli attraverso materiali funzionalizzati a matrice nanometrica (vernici, vetri e isolanti termici)

- per risposte a bisogni individuali e collettivi c) monitoraggio di frazioni ppm e sub-ppm di inquinanti gassosi emessi in ambiente da propulsori (per es. NO2) e combustibili gassosi (per es. sicurezza on-board per fughe di H2, CH4) attraverso sensori a nanostruttura d) studio della formazione di specie di idrocarburi policiclici aromatici e cluster carboniosi di potenziale tossicita'(maggiore penetrazione nella membrana cellulare da parte di particelle prodotte in combustione di dimensioni ~ 1 nm)

Moduli

Modulo: Nanostrutture e fluidi complessi impieganti nanomateriali per applicazioni di gas sensor e di heat transfer technology tipiche dei sistemi di propulsione del settore trasporti

Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9144 61 105 0 310 50 216 79 N.D. 439

valori in migliaia di euro

143

Page 148: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

2 3 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 0 1 1 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Monitoraggio ottico multispecie di emissioni da motori e di inquinanti troposferici

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: ANTONIO BORGHESE Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Ammendola Mario VII Bascetta Mario IV Borghese Antonio II Branno Salvatore VI Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Di Franco Alfredo V

liv.Di Palma Tonia Mariarosaria III Distratto Agostino VI Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Liguori Marina IV Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III

liv.Montella Salvatore VIIIMorra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIII

Temi

Tematiche di ricerca • Analisi ottica remota simultanea e multispecie di scarichi di motori benzina e diesel con tecnica spettrofotometrica UV-VIS-NIR • Sviluppo di sensori ottici avanzati di misura remota, istantanea e multispecie di inquinanti gassosi e particellari • Studio di sorgente luminosa LPP (Laser-Produced Plasma) emittente nell’ultravioletto da vuoto • Caratterizzazione chimica, fisica e ottica di campioni di particolato organico nanometrico per analisi tossicologiche ‘in vitro’ • Rilievo ‘on fly’ di emissioni da singole auto in transito su strada • Mappatura spazio-temporale di inquinanti in atmosfera urbana • Rete mobile terrestre di monitoraggio di emissioni, rumore e traffico (‘M.O.N.E.T.’) • Sviluppo di sensore ottico aero-trasportabile • Progettazione di sistema di monitoraggio in continuo di emissioni da grandi motori marini

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Page 149: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Stato dell'arte Lo studio delle cause dell’inquinamento atmosferico e del loro duplice effetto sulla salute e sul clima è uno dei temi annoverati con alta priorità fra le linee guida della ricerca scientifica nazionale e comunitaria. Le sostanze inquinanti, emesse da motori a c.i. per autotrazione e da combustori stazionari, sono oggetto da tempo di osservazioni dettagliate e costituiscono la tematica principale di studio di alcune commesse già attive nell’ambito del Dipartimento “Energia e Trasporti”. D’altronde, l’inquinamento atmosferico è oggetto di studi in alcune linee di ricerca di Chimica e Fisica dell’Atmosfera e relative commesse, afferenti al Dipartimento “Terra e Ambiente”. Pertanto, l’afferenza esclusiva di ciascuna delle due tematiche a due Dipartimenti distinti lascia scoperto o sottorappresentato lo studio specifico della relazione di causa-effetto fra le fonti delle emissioni inquinanti (motori e combustori) e il loro impatto ambientale (salute e clima). La Commessa intende colmare, nel merito, il ‘gap’ conoscitivo fra emissioni inquinanti e inquinamento atmosferico e, nei metodi, si focalizza su nuove tecnologie diagnostiche, applicabili insieme ai due diversi ambiti

Azioni

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine La Commessa esprime competenze tecnico-scientifiche maturate sui temi di interesse nel corso degli ultimi dieci anni, nell’ambito delle seguenti attività: • Progetto del P.O. CNR-MURST 1994-1999 , su fondi UE (FESR) “Sistemi di monitoraggio di inquinamento atmosferico in aree urbane e industriali” , in collaborazione con IRC e IMAA del CNR e con le Università “Federico II” (DIC e DSF) e della Basilicata (DIFA) (1995-2001). • Progettazione e sviluppo di un sensore per il monitoraggio ottico di gas e aerosol (‘M.O.G.A.N.O.’)su commessa del CRdC “AMRA” – Università “Federico II” di Napoli (2005) • Progetto di ricerca del MIUR, D.D. 1105/2002 “Spettrofotometria FUV-VIS-NIR” (2004 -2006) • Research Agreement #4702-RFPA03-4/03-14 Health Effects Institute (USA) and Università “Federico II” (Napoli) “Toxicological Examination of Combustion-Generated Nanoparticles Smaller than 5 nanometers”, Partners : DIC Univ. “Federico II”, IM e IRC del CNR, Seconda Università di Napoli • Contratto di ricerca fra IM del CNR e DIC dell’Università “Federico II” (committente) “Emissioni di nanoparticelle da motori a c.i.” (2004-2005)

Collaborazioni (partner e committenti) Enti pubblici di Ricerca Istituto di Ricerche sulla Combustione del CNR, Istituto Sistemi Agricoli e Forestali del Mediterraneo del CNR, INFM, Sezione di Napoli – Dip. Scienze Fisiche, Università “Federico II” Università Dipartimento di Ingegneria Chimica, Università “Federico II” Dipartimento di Scienze Fisiche, Università “Federico II” Piccole e Medie Imprese e-voluzione Srl del B.I.C. “Città della Scienza”, Bagnoli, ARTS Srl, PMI, Napoli Beta-system Srl, PMI, Napoli

Finalità

Obiettivi Correlazione quantitativa in termini di composizione e concentrazione delle emissioni gassose e particellari dai sistemi di combustione e degli inquinanti atmosferici primari e secondari. Correlazione fra la natura chimico-fisica dei prodotti di combustione e la formazione ed evoluzione di polveri sottili in atmosfere urbane. Sviluppo di tecniche e sensori per il monitoraggio ottico istantaneo remoto e multispecie di sostanze inquinanti gassose e particellari. Collaborazione con PMI per attività di sviluppo di strumentazione avanzata, destinata a forniture di servizi di monitoraggio ambientale.

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Page 150: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risultati attesi nell'anno Potenziale impiego - per processi produttivi Le attività finora svolte hanno condotto allo sviluppo di n.2 prototipi di sensori fissi e trasportabili, in fase avanzata di operatività ed ingegnerizzazione, con potenzialità già dimostrate in campagne di misura di inquinanti sul territorio urbano, il secondo dei quali : “Sensore per il Monitoraggio Ottico di Gas, Aerosol e Nanoparticelle Organiche” (‘M.O.G.A.N.O.’) è stato commissionato dal Centro Regionale di Competenze “AMRA” – Università “Federico II” di Napoli (2005). La tecnologia di tali sensori li rende direttamente applicabili ad attività di monitoraggio su altri mezzi mobili, inclusi quelli aerei (cfr. Progetto “SAMoA” del MIUR-FAR) e navali (cfr. Proposta di Idea Progettuale MIUR “ECOMOS”) Il know-how tecnologico è in fase di trasferimento ad alcune PMI, che hanno fiancheggiato le attività di sviluppo dei sensori negli anni scorsi. Inoltre, è in corso la caratterizzazione e lo sviluppo di una sorgente di luce emittente nell’Ultravioletto da vuoto (VUV), basata su Plasmi Prodotti da Laser, che si presta ad applicazioni di diagnostica spettroscopica di atomi, molecole e nanoparticelle con elevata selettività e sensibilità.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Le attività della Commessa, fra l’altro, intendono contribuire alla soluzione del problema tuttora aperto della relazione fra i flussi di emissioni da traffico autoveicolare, caratterizzate da livelli progressivamente decrescenti di particolato, e le concentrazioni eccessive di polveri sottili in aree urbane.

Moduli

Modulo: Spettrofotometria remota nelle bande UV-VIS-NIR Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto Modulo: Spettroscopia nella banda Ultravioletto da Vuoto Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9136 34 197 0 367 34 265 47 N.D. 448

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

2 3 *equivalente tempo pieno

146

Page 151: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 0 0 0 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Combustione a basse emissioni e stabile per propulsori aerospaziali e turbine industriali

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: PATRIZIO MASSOLI Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Allocca Luigi II Ammendola Mario VII Bascetta Mario IV Belardini Paola I Bertoli Claudio I Branno Salvatore VI Calabria Raffaela III Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Costa Michela III Del Giacomo Nicola II

liv.Di Franco Alfredo V Distratto Agostino VI Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Innocente Renato II Liguori Marina IV Massoli Patrizio II Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III Migliaccio Marianna III Montella Salvatore VIII

liv.Morra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Police Giuseppe I Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Scognamiglio Agostino II Serpe Rosina VII Siano Daniela III Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIIIVaglieco Bianca Maria II

Temi

Tematiche di ricerca - Caratterizzazione e controllo attivo delle instabilità termoacustiche (humming) in camere di combustione di turbine: analisi vibro-acustica numerica; olografia acustica e tecnica di vibrometria laser; diagnostica laser di spray, gocce, particolato submicronico; tecniche di fluorescenza e di emissione per la caratterizzazione del rapporto FAR locale, del fronte di fiamma e dello sviluppo di instabilità; modellistica termofuidodinamica; modellistica di cinetica chimica; definizione di funzioni di trasferimento e sviluppo di modelli di controllo attivo. - Diagnostica ottica di gocce e spray in condizioni instazionarie in motori a c.i. ed in sistemi di laboratorio in condizioni controllate di pressione e temperatura: sviluppo di tecniche laser di scattering elastico per la determinazione di dimensioni, velocità, temperatura e composizione di gocce e spray in regimi isotermi, evaporativi e di combustione; caratterizzazione della combustione di combustibili liquidi da biomasse e di emulsioni

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Page 152: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

(swelling, microesplosioni, formazione di residuo solido); influenza della composizione dei combustibili e delle proprietà delle emulsioni sulle caratteristiche di combustione.

Stato dell'arte Il superamento del trade-off efficienza/NOx è il punto critico per lo sviluppo di camere combustione per motori aeronautici e turbine industriali. L’impiego della combustione premiscelata magra può superare tale impasse sebbene sia caratterizzata da condizioni di funzionamento ottimali limitate e, perciò, presenti problemi di emissioni di CO2, stabilità, spegnimento, e pulsazioni termoacustiche. Le principali aziende e laboratori del settore sono impegnati nello sviluppo di tale tecnica di combustione e dei sistemi di controllo attivo per la soppressione delle instabilità in essa insite. La diagnostica ottica è un potente mezzo per lo studio della combustione e dei relativi fenomeni fisico-chimici. Tuttavia l’applicazione di tali tecniche, sebbene ordinaria (ad es. tecniche di scattering di Mie, scattering/estinzione, fluorescenza, ecc.), è spesso impropria e conduce a risultati erronei. Lo sviluppo di tecniche ottiche in grado di fornire dati affidabili è uno dei temi di rilievo affrontati attualmente nei laboratori internazionali del settore e rappresenta uno degli strumenti basilari per la progettazione e la caratterizzazione di sistemi di combustione.

Azioni

Attività da svolgere Attraverso modelli numerici di termofuidodinamica ed acustica si progetterà un simulatore da laboratorio per lo studio delle instabilità termoacustiche tipiche delle camere di combustione per turbine. La sperimentazione su tale simulatore prevederà l'uso di diagnostica ottica ed acustica per la determinazione delle segnature caratteristiche dell'incipienza delle instabilità. La sperimentazione, con il supporto della modellazione numerica, servirà per l'individuazione della funzione di trasferimento e delle strategie per il controllo attivo anti-humming. Nell'ambito dei contratti finanziati dall'UE, si completerà la caratterizzazione delle proprietà di combustione delle emulsioni di bio-oli. Si realizzerà, inoltre, un reattore in flusso dove studiare l'evaporazione e la combustione di combustibili standard, emulsioni ed bio-oli a pressione tipiche di turbine industriali. Infine, si applicherà la tecnica laser GSI allo studio dell'evaporazione e combustione di spray tipo GDI e di liquidi bifasici complessi (ad es. emulsioni, liquidi con inclusioni - contratto Centro Italiano Ricerche Aerospaziali -, sistemi solvente/soluto, ecc.)

Punti critici e azioni da svolgere Acquisizione delle risorse economiche sia dai partners industriali (AVIO) sia dalle strutture nazionali ed internazionali (MIUR, UE). Acquisizione delle risorse umane necessarie allo svolgimento delle attività previste. Tali aspetti sono particolarmente critici per il modulo relativo allo "sviluppo di sistemi di controllo attivo delle instabilità termoacustiche in camera di combustione per turbine" poichè riguarda un'attività di nuova istituzione. Ciò implica l'acquisizione di risorse per l'allestimento di una sala prova dedicata e della relativa impiantistica.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine La Commessa si avvarrà di competenze teoriche, sperimentali e numeriche in ottica, acustica, controllistica, fluidodinamica, ecc., già disponibili in IM. Ulteriori professionalità sono però necessarie (vedi scheda richiesta di personale) per lo svolgimento delle attività previste. Si intendono utilizzare tecniche laser (ottiche ed acustiche) per la caratterizzazione della instabilità di combustione. La modellazione (acustica, termo-fluidodinamica mono e pluridimensionale) fornirà il supporto numerico per la progettazione di sistemi sperimentali scalati e l’interpretazione dei dati sperimentali. Approcci controllistici, già utilizzati in ambiente automotive, verranno sviluppati e applicati per la soppressione delle instabilità di combustione. La caratterizzazione della combustione di combustibili da biomasse ed emulsioni verrà effettuata avvalendosi essenzialmente di diagnostica

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

ottica. In particolare si utilizzerà la tecnica laser originale sviluppata in IM (GSI-V)) per la caratterizzazione di gocce e spray in combustione. Lo studio verrà effettuato in reattori a flusso e celle di combustione in grado di raggiungere T e P tipiche di turbomacchine.

Collaborazioni (partner e committenti) AVIO Spa; Turbec SpA; CIRA (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali); Ansaldo Ricerche srl; TSI Inc., Minneapolis, USA; Combustion Centre Università di Lund (Svezia); Istituto di Termodinamica Aerospaziale (ITLR) Università di Stoccarda; MARS (Centro Ricerche Spaziali e Microgravità) Napoli; School of Engineering, Faculty of Science and Engineering, Università di Brighton; Centro Tedesco per le ricerche Aerospaziale (DLR) di Stoccarda; IRC-CNR; IENI-CNR; ENEA; Dip. Ing. Meccanica, Università Federico II, Napoli; Dip. Ing. Chimica, Università Federico II, Napoli; Dip. Ing. e Scienze dello Spazio, Università Federico II, Napoli;Dip. Ing. Meccanica, Università di Firenze; VTT Energy, Helsinki, Finlandia; Neste Oy, Porvoo, Finlandia; CSGI (Centro Sistemi Grandi Interfasi) centro ricerca interdipartimentale, Università di Firenze.

Finalità

Obiettivi - Realizzazione di un simulatore da laboratorio per lo studio delle instabilità termoacustiche ed individuazione delle condizioni incipienti di instabilità; - Definizione schemi di controllo e individuazione di possibili strategie di controllo attivo delle instabilità; - Realizzazione di un reattore in flusso per lo studio di spray di combustibili standard e da biomasse, in condizioni controllate di T e P, e tipiche di camere di combustione per turbine; - Applicazione della tecnica laser GSI-V a sistemi di iniezione di tipo GDI. - Sviluppo della tecnica laser GSI-V a sistemi bifasici complessi (ad es. emulsioni, liquidi con inclusioni, sistemi solvente/soluto, ecc.)

Risultati attesi nell'anno - Simulatore da laboratorio per lo studio delle instabilità termoacustiche - Individuazione di idonei modeeli e delle strategie per il controllo attivo anti-humming - Burning ed evaporation rate di gocce di emulsione di bio-olio - Reattore in flusso dove studiare l'evaporazione e la combustione di combustibili a pressione tipiche di turbine industriali - Set up del sistema sperimentale per l'applicazione della tecnica GSI-V ad iniettori tipo GDI - Sviluppo della tecnica GSI-V per lo studio di liquidi bifasici complessi

Potenziale impiego - per processi produttivi - Schemi di controllo attivo della combustione in camere di combustione ad alta efficienza e basse emissioni per motori aeronautici e turbine industriali; - Sviluppo di sistemi di iniezione di combustibile per la soppressione delle instabilità di fiamma; - Sviluppo di tecniche ottiche e strumentazione per lo studio e caratterizzazione della combustione; - Ottimizzazione della combustione in turbine di combustibili liquidi standard, da biomasse ed emulsioni.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi - Propulsione aeronautica e generazione di energia elettrica più efficiente e a basso impatto ambientale; - Produzione di energia dal riciclaggio di biomasse a basso valore commerciale (rifiuti, scarti industriali, liquami, ecc.) - Comprensione di fenomenologie di base inerenti la combustione di combustibili da biomasse per la produzione di energia a basso impatto ambientale da fonti rinnovabili o di basso valore commerciale.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Moduli Modulo: Sviluppo di sistemi di controllo attivo delle instabilità termoacustiche in

camera di combustione per turbine Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto Modulo: Diagnostica ottica per la caratterizzazione di gocce e spray Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9335 97 90 0 522 399 586 132 N.D. 1053

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

4 6 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 6 3 9 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Spettroscopia UV-visibile dei processi di combustione nei motori a c.i.

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: BIANCA MARIA VAGLIECO Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Allocca Luigi II Ammendola Mario VII Bascetta Mario IV

liv.Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giglio Veniero III Giorgino Renato VII

liv.Morra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Rossi Carlo VI

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Page 155: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Branno Salvatore VI Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Di Franco Alfredo V Distratto Agostino VI Esposito Corcione Felice I

Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Liguori Marina IV Massoli Patrizio II Merola Simona Silvia III Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III Montella Salvatore VIII

Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Sgammato Bruno VI Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIIIVaglieco Bianca Maria II

Temi

Tematiche di ricerca Caratterizzazione dei fenomeni fisici e chimici che occorrono nei motori a c.i. otticamente accessibili, operanti in condizioni motoristiche reali mediante tecniche in-situ non intrusive e in tempo reale basate sulla spettroscopia impulsata UV-visibile. Osservazione 2D-3D della fase di iniezione e di accensione nei motori a.c. GDI e PFI; caratterizzazione del processo di iniezione e combustione nei motori diesel di ultima generazione. Caratterizzazione della natura del particolato e valutazione delle funzioni di ditribuzioni delle particelle nanometricche a monte e a valle dei sistemi di post-trattamento dello scarico di motori operanti in condizioni stazionarie e/o transitorie con tecniche ottiche avanzate.

Stato dell'arte Le attuali diagnostiche per i motori a combustione interna sono differenziate in tecniche in-situ ed ex-situ. Per una diagnostica diretta e non interferente sono necessarie tecniche ottiche in-situ e m.c.i. trasparenti e operanti in condizioni motoristiche reali. Le comuni tecniche ottiche in-situ si basano su: visualizzazione nel campo delle lunghezze d’onda del visibile e/o misure a singola lunghezza d’onda.Diversi campi di applicazione e diverse finalità ha invece la spettroscopia pulsata policromatica nell’intervallo di lunghezze d’onda ultravioletto-visibile. Questa permette di superare i limiti delle tecniche monocromatiche per la determinazione delle distribuzioni liquido- vapore e di gocce o di particelle carboniose in un ampio range di dimensioni dal nm al micron simultaneamente. Nell'intervallo di lunghezze d'onda UV-visibile sono presenti inoltre le bande di assorbimento degli aromatici, NOx, SOx e PM carbonioso.

Azioni

Attività da svolgere Nell'ambito dei contratti finanziati nel 2006 si prevede uno studio con tecniche spettroscopiche dei processi di combustione e detonazione nei motori a.c..Sarà condotta un'analisi sulla deformazione del plasma agli elettrodi della candela di un motore hightech prototipo da ricerca per Ferrari GS e i relativi effetti sulla successiva propagazione della fiamma in camera con particolare riferimento al rapporto A/F locale e alle specie radicali coinvolte nel processo di combustione al variare del grado di turbolenza. Sarà analizzata la formazione della miscela in un motore otticamente accessibile e la detonazione in un motore trasparente PFI equipaggiato con testata FIAT per ELASIS. Nell'ambito del contratto finanziato da Ippocratica srl si prevede l'ottimizzazione di una diagnostica per la misura di inquinanti gassosi e solidi(ultrafini e nanometrico)in c.c. e allo scarico di motori c.i. in condizioni di funzionamento del motore stazionarie e ottimizzate e in ambienti confinati basata sulle misure spettrali con sorgenti policromatiche.

Punti critici e azioni da svolgere I principali punti critici sono l'acquisizione delle ulteriori risorse umane necessarie allo svolgimento delle attività. In particolare è richiesta l'assunzione di nuovo personale. Inoltre è necessaria l’acquisizione di nuove entrate da parte del MIUR e dei partner industriali.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine La commessa si avvale di competenze teorico/sperimentali ultradecennali nei settori della termofluidodinamica e della formazione delle specie inquinanti nei m.c.i. attraverso tecniche di diagnostica ottica avanzata ad elevata risoluzione spaziale e temporale. Le principali tecnologie disponibili riguardano:banchi prova motori con sistemi avanzati di acquisizione dati; motori modificati in IM per permettere mediante ampi accessi ottici l'osservazione 2D-3D e il montaggio di sistemi di iniezione e testate di serie;sistemi di illuminazione ad ampio spettro pulsati;sistemi laser pulsati al ns e CW; telecamere CCD/ICCD e spettrografi per la visualizzazione e la spettroscopia uv-visibile al ns; sistemi di iniezione ad alta pressione e controllo elettronico con centraline elettroniche prototipali; sistemi di analisi delle emissioni gassose e del PM allo scarico.

Collaborazioni (partner e committenti) Collaborazioni con aziende: Ford Motor, Germany; Daimler Chrysler, Germany; AVL, Austria; GMpt Italia; ST Microelectronics, Napoli, Milano, Catania; Elasis, Pomigliano d'Arco; Yanmar, Giappone; Ferrari GS Italia; Ippocratica, Salerno; STI, Caserta. Collaborazioni con Università ed enti di ricerca: Università di Milano; Università di Lecce; Università di Bologna, Seconda Università di Napoli; Università di Napoli "Federico II"; Università di Salerno; Università di Cassino; Seconda Università di Roma; Universidad de Malaga Spain; Universidad de Valencia-CMT Spain, Wayne University - USA; Ohio State University USA; Lund University Sweden; SANDIA USA; Sloan Lab. MIT USA; Universitè de Orleans France;

Finalità

Obiettivi Gli obiettivi ricalcano quanto riportato nel modulo analogo della Commessa. Essi sono: 1)la comprensione dei processi di base nei motori a c.i. attraverso osservazione 2D-3D dei fenomeni termofluidodinamici dalla fase di iniezione e di combustione fino a quella di scarico tanto nei motori a.c. GDI e PFI quanto nei motori diesel CR di ultima generazione equipaggiati con sistemi di post-trattamento dello scarico.2)la divulgazione dei risultati conseguiti attraverso pubblicazioni su riviste scientifiche ISI 3) lo scambio di informazioni e interazione con gruppi scientifici nazionali e internazionali ad esempio mediante realizzazione di database sperimentale per la validazione di codici 3d-1d. Inoltre trasferimento di know-how verso PMI e gruppi industriali nel settore dell'automotive, anche sulla base di collaborazioni presistenti, con evidenti ricadute nel tessuto economico per la realizzazione di un prodotto industriale competitivo sul piano internazionale.

Risultati attesi nell'anno Analisi dei fenomeni fisici e chimici che occorrono nei motori a c.i. con tecniche spettroscopiche ad alta risoluzione spaziale e temporale. Valutazione della distribuzione spaziale e temporale della fase liquido- vapore in c.c. Stima delle dimensioni delle goccioline di combustibile dal nm al micron tanto nel condotto di aspirazione (motori a.c.)quanto in c.c. (motori diesel Common Rail e HCCI). Misura locale del rapporto aria- combustibile. Analisi della propagazione del fronte di fiamma in condizioni normali e detonanti per combustibili PRF e commerciali. Concentrazione in camera e allo scarico di specie gassose e di particolato. Stima delle funzioni di distribuzione delle dimensione delle particelle ultrafini e nanometriche in camera e allo scarico per motori a.c. e diesel.

Potenziale impiego - per processi produttivi - ottimizzazione dei sistemi di iniezione per motori a.c. GDI e PFI per ridurre i comsumi e le emissioni inquinanti. - ottimizzazione di sistemi di accensione per motori a scintilla che minimizzano la dispersione spaziale e temporale del plasma agli elttrodi al fine di ridurre il misfire. - stima di affidabilità di sensori per la misura di pressione a basso costo - caratterizzazione degli effetti della

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

geometria dei condotti di aspirazione e di c.c. per la minimizzazione della detonazione - ottimizzazione dei sistemi di post-trattamento dello scarico dei motori a c.i. con particolare riferimento all'efficienza di riduzione del particolato nanometrico in prospettiva delle normative EURO V e successive.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi - riduzione del particolato nanometrico di dimostrata tossicità allo scarico di motori diesel e benzina. - ottimizzazione dei motori a c.i. per lo sviluppo di un sistema eco- compatibile.

Moduli

Modulo: Spettroscopia UV-visibile dei processi di combustione nei motori a c.i. Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9231 108 216 0 555 379 703 139 N.D. 1073

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

2 5 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 1 1 3 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Gestione dei flussi energetici nei sistemi di propulsione ibrido-elettrica con celle a combustibile a idrogeno

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: PASQUALE CORBO

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Ammendola Mario VII Bascetta Mario IV Branno Salvatore VI Cannavina Tullio IV Cantilena Giovanni VII Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Corbo Pasquale II Di Franco Alfredo V Distratto Agostino VI

liv.Esposito Corcione Felice I Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Liguori Marina IV Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III Migliardini Fortunato III Montella Salvatore VIII

liv.Morra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Sgammato Bruno VI Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIIIVeneri Ottorino III

Temi

Tematiche di ricerca Caratterizzazione sperimentale e sviluppo di sistemi di generazione di energia elettrica con celle a combustibile alimentate ad idrogeno per applicazione nel settore dei trasporti. Ottimizzazione sperimentale dei sottosistemi per la gestione dell’alimentazione dei reagenti, per la gestione dell’energia termica e dell’acqua di umidificazione/raffreddamento delle celle. Analisi delle configurazioni circuitali per l’integrazione del sistema di generazione elettrochimico con gli altri sottosistemi della catena di propulsione (convertitore DC-DC, accumulatori di energia, azionamento elettrico). Analisi sperimentale dei rendimenti energetici dei singoli sottosistemi e del sistema di propulsione completo in funzione del livello di ibridizzazione tra sistemi di generazione e di accumulo dell’energia elettrica a bordo e delle strategie di gestione dei flussi energetici, su cicli di guida stradali.

Stato dell'arte Negli ultimi anni l’impegno delle principali case automobilistiche (Daimler-Chrysler, GM e Toyota) ha prodotto alcuni prototipi dimostrativi di veicoli stradali che hanno evidenziato l’applicabilità nel settore dell’autotrazione della tecnologia delle fuel cell PEM a bassa temperatura ed elevata dinamica. Sono state quindi sviluppate pile di celle PEM ad elevata densità di potenza ed i costi hanno subito un progressivo abbassamento. Tuttavia sono ancora necessari sostanziali sviluppi della ricerca sui diversi componenti che costituiscono l’intero sistema di propulsione al fine di realizzare le potenzialità della tecnologia in termini energetici ed ambientali (sistemi per l’immagazzinamento dell’idrogeno, stack e relativi componenti ausiliari, convertitori ed azionamenti elettrici). Le principali problematiche di ricerca connesse con lo sviluppo del propulsore concernono l’individuazione e l’integrazione delle configurazioni ibride in funzione della tipologia di veicolo e di missione stradale, e con la definizione delle strategie di gestione dei flussi energetici nella catena di propulsione durante il funzionamento in condizioni reali.

Azioni

Attività da svolgere Nell’ambito di un Contratto di Ricerca con ST saranno studiate le problematiche di gestione dei flussi energetici in un sistema di propulsione ibrido-elettrica con celle a combustibile di tipo PEM alimentate con idrogeno. Il propulsore fornisce una potenza meccanica massima di 2 kW, e risulta quindi idoneo ad una applicazione su ciclomotori elettrici. Il sistema di celle a combustibile eroga una potenza elettrica massima di 2.4 kW, e consente lo studio delle diverse modalità di

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

funzionamento del propulsore in termini di livello di “ibridizzazione” tra sistema di generazione e di accumulo dell’energia elettrica. Il propulsore è accoppiato ad un freno dinamico, che consente la simulazione del comportamento su strada del veicolo su cicli di guida predefiniti. Nell’ambito di una Convenzione di Ricerca con la Regione Toscana ed in base alle attività previste dal CRDC “Trasporti” della Regione Campania sarà installato al banco dinamico un propulsore ibrido- elettrico di potenza idonea ad una applicazione su autobus urbani. Per tale sperimentazione è stato già realizzato nel corso del 2005 un impianto da laboratorio per la gestione di un sistema di fuel cells da 20 kW.

Punti critici e azioni da svolgere L’assenza di un mercato consolidato per il componente più innovativo del propulsore (stack di celle a combustibile) rende problematiche le possibilità di collaborazione con le poche aziende costruttrici di celle a combustibile esistenti in Italia, e di conseguenza rende onerosa in termini economici l’attività di ricerca. Inoltre le incerte previsioni di mercato relativamente al diffuso utilizzo a breve termine dell’idrogeno nel settore dell’autotrazione non favoriscono l’interazione con aziende che potrebbero essere coinvolte nello sviluppo di tutti i componenti della catena di propulsione (compressori a basso consumo energetico, scambiatori di calore, convertitori di potenza e macchine elettriche, accumulatori elettrochimici) espressamente dedicati all’applicazione. E’ opportuno in tale contesto verificare le possibilità di intraprendere rapporti di collaborazione con aziende europee ed extra-europee attive nel settore.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Progettazione e gestione di impianti chimici da laboratorio finalizzati allo studio dei processi di conversione di energia nei sistemi di celle a combustibile. Acquisizione e controllo dei parametri fluidodinamici ed elettrici che caratterizzano il funzionamento del sistema di propulsione su cicli di guida stradali predefiniti. Definizione delle strategie di gestione del propulsore e controllo dei flussi energetici mediante centraline di controllo programmabili in Matlab-Simulink.

Collaborazioni (partner e committenti) Contratto di Ricerca tra Istituto Motori ed STMicroelectronics “Strategie di gestione dei sistemi di propulsione ibridi-fuel cells”. Convenzione di Ricerca tra Istituto Motori e Regione Toscana (Progetto HBUS) “Studio di un sistema di propulsione elettrica a fuel cells per autobus urbani”. La Regione Toscana ha fornito all’Istituto Motori uno stack di celle a combustibile PEM da 20 kW, SOL fornisce i gas tecnici, ZEV Veicoli Elettrici ed Elettronica Santerno forniscono materiali e consulenza in relazione all’azionamento elettrico e all’elettronica di potenza, l’Istituto Motori ha realizzato l’impianto sperimentale per la gestione dello stack, ed effettuerà la caratterizzazione al banco su cicli di guida. Tutti i partners coinvolti hanno sottoscritto un Protocollo d’Intesa che formalizza l’interesse verso lo sviluppo del Progetto HBUS ed i rispettivi contributi. Centro di Competenza Regione Campania Trasporti. WP1 “Qualificazione della catena di propulsione”, Macroattività 1.2 “Propulsione elettrica a fuel cells”. Il Centro di Competenza ha finanziato l’acquisto di un freno elettrico dinamico da 112 kW ed un azionamento elettrico da 50 kW.

Finalità

Obiettivi Studio sperimentale delle problematiche di gestione dei flussi energetici in un sistema di propulsione ibrido-elettrica che utilizza un sistema di celle a combustibile PEM come unità di generazione, batterie al Pb come sistema di accumulo dell’energia ed un azionamento elettrico brushless. Valutazione sperimentale delle prestazioni e dei rendimenti dei sottosistemi che compongono l’intera catena di propulsione. Per l’anno 2006 l’attività finanziata da un Contratto di Ricerca con STMicroelectronics prevede un’indagine sperimentale su un propulsore di piccola potenza (2 kW), idoneo alla motorizzazione di ciclomotori elettrici. Le attività previste dagli altri progetti in cui è

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

coinvolto il gruppo di lavoro proponente, in particolare il Progetto HBUS (Regione Toscana), ed il Progetto Dimostratore del Centro di Competenza Trasporti, consentiranno di effettuare l’installazione al banco dinamico di un sistema di propulsione elettrica a fuel cells per autobus urbani e di avviare le prove sperimentali di caratterizzazione sui singoli sottosistemi e sul propulsore integrato.

Risultati attesi nell'anno Caratterizzazione sperimentale del sistema di propulsione a fuel cells da 2 kW, con particolare riferimento alle prestazioni dei singoli componenti del power train (sistema di celle a combustibile, convertitore DC-DC, batterie di trazione, azionamento elettrico) sia in condizioni stazionarie che dinamiche. Valutazioni di efficienza del sistema di propulsione su cicli di guida predefiniti, con individuazione delle principali cause di perdite energetiche nelle condizioni reali di funzionamento. Effetto del livello di “ibridizzazione” tra sistema di generazione e di accumulo dell’energia elettrica sulle prestazioni e sull’efficienza del propulsore. Individuazione delle problematiche di controllo dei diversi dispositivi all’interno del power train per la gestione dei flussi energetici finalizzata all’ottimizzazione dell’efficienza.

Potenziale impiego - per processi produttivi Lo studio sperimentale al banco di propulsori elettrici a fuel cell alimentate ad idrogeno e l’analisi delle loro prestazioni in termini energetici e di emissioni stimolerebbe la diffusione dei veicoli a fuel cells in settori di nicchia, favorendo lo sviluppo delle infrastrutture necessarie per la produzione distribuita del combustibile in impianti di piccola e media potenzialità. Inoltre sarebbero interessate tutte le aziende di veicoli, componenti e sistemi. In particolare costruttori di veicoli elettrici, aziende attive nello sviluppo di componenti di elettronica di potenza, aziende chimiche per la produzione di catalizzatori e materiali polimerici, officine meccaniche.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi La penetrazione delle celle a combustibile nel settore dei trasporti è associata all'utilizzo dell'idrogeno come vettore energetico. La produzione dell'idrogeno da fonti rinnovabili fornirebbe un contributo significativo alla riduzione di emissioni di gas serra. Inoltre la diffusione di veicoli elettrici ad idrogeno nelle aree urbane consentirebbe un più efficace controllo dell’inquinamento dell’aria da gas nocivi e dell’inquinamento acustico.

Moduli

Modulo: Gestione dei flussi energetici nei sistemi di propulsione ibrido-elettrica con celle a combustibile a idrogeno

Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9292 104 92 0 488 65 261 138 N.D. 691

valori in migliaia di euro

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Page 161: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

3 7 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 1 0 1 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Processo di combustione ed emissioni vibroacustiche di un dimostratore tecnologico ad accensione per compressione a due tempi per uso aviazione

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti di sviluppo competenze Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: LUIGI ALLOCCA Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Alfuso Salvatore III Allocca Luigi II Ammendola Mario VII Auriemma Maddalena III Bascetta Mario IV Branno Salvatore VI Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Costa Michela III Di Franco Alfredo V

liv.Diana Vincenzo VII Distratto Agostino VI Esposito Corcione Felice I Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Liguori Marina IV Massoli Patrizio II Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III Montella Salvatore VIII

liv.Morra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Sgammato Bruno VI Siano Daniela III Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIIIVaglieco Bianca Maria II Valentino Gerardo II

Temi

Tematiche di ricerca Le tematiche da affrontare nell'ambito della commessa la diagnosi numerico sperimentale del processo di formazione della miscela, della combustione e delle emissioni vibroacustiche di un dimostratore tecnologico a due tempi ad accensione per compressione per uso aviazione generale. In particolare riguarderanno per parte numerica il sistema di lavaggio con ottimizzazione delle grandezze geometriche, la formazione della miscela e la combustione nonchè la stima delle emissioni

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Page 162: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

vibroacustiche. Per parte sperimentale si misureranno i coefficienti di efflusso del plenum di aspirazione e si definiranno le strategie di iniezione e la distribuzione del combustibile.

Stato dell'arte L'attività è svolta nell'ambito di un progetto teso a sviluppare e realizzare un dimostratore tecnologico, motore due tempi ad accensione per compressione, per uso aviazione generale con rapporto peso/potenza paragonabile ai motori ad accensione per scintilla della stessa classe di potenza. La scelta tecnica del diesel due tempi, l'uso dei moderni apparati di iniezione common rail multinjection e una opportuna scelta dei materiali per la componentistica rendono l'obiettivo nella classe di potenza dei motori di 220KW strategico e competitivo nell'ambito dei costruttori internazionali. In particolare l'adozione delle moderne tecnologie di provenienza automotive potrebbero a risultati incoraggianti anche dal versante emissioni soprattutto di natura vibroacustiche. La problematica va affrontata sotto il profilo del processo di formazione della miscela aria/combustibile e della combustione coniugando i risultati della modellistica multidimensionale alle prove di laboratorio per lo studio del moto d'aria nei condotti di aspirazione, della distribuzione del gasolio in camera, del processo di combustione ed emissioni allo scarico.

Azioni

Attività da svolgere Misure sperimentali in ambienti tipici motoristici e simulazione con codici numerici previsionali. In particolare sarà avviata la simulazione numerica multidimensionale della fluidodinamica del sistema di lavaggio e l’analisi delle prestazioni del motore mediante simulazione 3D della formazione della miscela e della combustione. Sarà effettuata una stima delle emissioni acustiche mediante simulazione numerica con codice di calcolo di tipo aeroacustico e si eseguiranno misure intensimetriche per l’identificazione delle sorgenti di rumore con mappatura acustica. L’analisi delle prestazioni fluidodinamiche dei condotti aria su un banco a flusso stazionario per la valutazione di portata media e coefficiente di efflusso verrà effettuata su un plenum realizzato in rapid-prototyping. Infine il comportamento spaziale e temporale dei getti di combustibile da un apparato di iniezione common-rail sarà valutato in ambienti otticamente accessibili a densità tipica motoristica.

Punti critici e azioni da svolgere Disegno ed ottimizzazione della griglia di calcolo, del plenum di aspirazione e del collettore di scarico. Simulazione 3D in regime stazionario e stima dei coefficienti di efflusso delle luci di adduzione e dei campi di moto all’interno del cilindro. Simulazione delle due corse del pistone e dello scarico. Misure intensimetriche per l’identificazione delle sorgenti di rumore e calcolo della potenza sonora. Allestimento di un banco sperimentale per la valutazione sul banco a flusso stazionario della configurazione luci/condotti immissione aria. Definizione di un set di strategie di iniezione e determinazione della portata istantanea e totale di combustibile. Misure della penetrazione e dell'angolo del cono dei getti in differenti condizioni di densità del gas in camera.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Per il raggiungimento degli obiettivi prefissati la Commessa si avvale di competenze tecniche e scientifiche multidisciplinari che investono campi di ricerca di base nel campo della combustione, di diagnostica non intrusiva dei fenomeni correlati ad essa nonchè delle emissioni gassose e vibroacustiche. Le investigazioni sono effettuate sia con misure sperimentali su singole componenti del sistema sia con tecniche di simulazione numerica con modelli previsionali multidimensionali. In particolare si dispone di: -Sistema per rilievi acustici e vibrazionali mediante sonda intensimetrica, microfoni e accelerometri PCB, Fonometro Larson & Devis, Sistema di acquisizione (LMS Scadas III). -Licenze software (LMS)-BEM/FEM e Fire -Banco steady-state per la stima del coefficiente di efflusso -

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Banco prova per apparati di iniezione dedicati e bomba otticamente accessibile, Misuratore di fuel injection rate, Sistema di imaging con lamina laser e CCD

Collaborazioni (partner e committenti) Le collaborazioni di cui la Commessa si avvale sono legate sia al mondo industriale/produttivo che a quello accademico e della ricerca. Sono in atto collaborazioni con: - CMD Srl (Costruzione Motori Diesel) - S. Nicola la Strada (CE) - CIRA (Centro Italiano Ricerche Aereospaziali) - Capua (CE) - Dip. Ing. Meccanica per l'Energetica - Univ. di Napoli - ELASIS - Pomigliano - CMS (Centro Materiali Speciali) - Pomezia - QUAFF - Pompei (NA) - Univ. Roma "Tor Vergata" - Wayne State Univ. Detroit, USA - APS - Argonne Photon Source, Il - USA

Finalità

Obiettivi Ottimizzazione della fase di formazione della miscela aria combustibile in un motore diesel due tempi. Misura dell'efficienza dei condotti di aspirazione di un plenum realizzato in rapid prototyping. Misure intensimetriche per l'identificazione delle sorgenti di rumore, calcolo della potenza sonora e mappatura acustica del motore. Analisi delle prestazioni del motore, della combustione e delle emissioni tramite simulazione numerica multidimensionale. Determinazione delle strategie ottimali di iniezione per gli scopi prefissati di un apparato common rail multinjection di provenienza automotive.

Risultati attesi nell'anno Determinazione delle prestazioni del motore mediante simulazione numerica della combustione in modalità multinjection e per differenti strategie di iniezione. Mappatura acustica del motore da calcolo della potenza sonora. Ottimizzazione dei livelli di rumore con tecniche di multiniezione. Coefficiente di efflusso e moto d’aria per un plenum di aspirazione del motore realizzato in rapid prototyping. Individuazione delle strategie di iniezione ottimali per gli obiettivi del progetto anche in relazione ai risultati dei modelli numerici previsionali. Caratterizzazione spaziale e temporale della istribuzione del combustibile per le strategie individuate.

Potenziale impiego - per processi produttivi I risultati derivanti dalla commessa proposta sono trasferibili sia alla realizzazione di un motore diesel due tempi per aviazione civile che più in generale alla riduzione delle emissioni vibroacustiche per motori diesel di uso generale. In particolare le tecniche e il know-how qui sviluppati daranno un contributo alla caratterizzazione e mappatura di motori a c.i. nelle differenti condizioni operative.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi

Moduli

Modulo: Processo di combustione ed emissioni vibroacustiche di un dimostratore tecnologico ad accensione per compressione a due tempi per uso aviazione

Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9245 63 226 0 534 107 396 88 N.D. 729

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

3 5 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 0 1 1 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Motori a gas naturale a basso impatto ambientale ed elevato rendimento

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti di sviluppo competenze Istituto esecutore: Istituto motori Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: MICHELE GAMBINO Elenco dei partecipanti liv. Albano Antonio VI Ammendola Mario VII Barese Giuseppe VII Bascetta Mario IV Bonanno Vincenzo VIII Branno Salvatore VI Cannavina Tullio IV Caruso Anna Maria VII Castiello Anna IV Cestaro Gennaro IV Di Franco Alfredo V

liv.Distratto Agostino VI Finizio Gennaro VI Finizio Ugo VII Gambino Michele I Giorgino Renato VII Giustino Simeone IV Guarino Domenico IX Iannaccone Sabato III Liguori Marina IV Miccoli Alfredo IV Micera Francesco III

liv. Montella Salvatore VIIIMorra Anna Maria VIIIMorra Assunta VII Musella Costantino IV Rumolo Giuseppe IV Russo Giorgio VII Sannino Gennaro IV Serpe Rosina VII Stabile Salvatore IV Troise Giuseppe VIII

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Temi Tematiche di ricerca Sono previste le seguenti tematiche di ricerca: - 1) Emissioni “quasi zero”, alte prestazioni e consumi contenuti per motori per autobus urbani alimentati a gas naturale; - 2) Riduzione delle emissioni e dei consumi con sistemi di combustione a iniezione pilota, di motori alimentati a gas naturale o con combustibili leggeri. La prima tematica di ricerca, con l’obiettivo di produrre le conoscenze necessarie per la realizzazione di un motore heavy-duty con emissioni ancora più basse di quelle dei motori attualmente in uso, è stata pianificata nell’ambito di una attività, in collaborazione con il CRF, finanziata dal MIUR e avrà una durata di tre anni. La seconda attività, con l’obiettivo di ridurre sia l’impatto ambientale, dei propulsori attualmente impiegati, che la dipendenza dal petrolio, è la continuazione di un contratto di collaborazione finanziato dalla ditta ETRA e continuerà almeno nel prossimo anno. Stato dell'arte Il gas naturale dà luogo ad un minore impatto ambientale, essendo costituito prevalentemente da metano ed in misura molto minore da propano, entrambi non tossici e poco reattivi. La pericolosità delle emissioni è ulteriormente ridotta dalla quasi totale assenza di particolato nei gas di scarico, mentre l’elevato rapporto H/C assicura una minore produzione di CO2. Lo stato gassoso permette il funzionamento nei transitori termici e dinamici senza la necessità di arricchire la miscela. L'utilizzo in motori, trasformati da diesel ad AC. comporta una riduzione dell’inquinamento acustico. L’Unione Europea ha impostato una politica energetica per una maggiore utilizzazione del gas naturale nei trasporti, al fine di raggiungere la quota del 10% entro il 2020. L’obiettivo è di ottenere una minore dipendenza dal petrolio, una drastica riduzione dell’inquinamento nelle aree urbane e una minore produzione di CO2. Tali importanti risultati potranno essere raggiunti con il supporto della ricerca nel settore motoristico che consentirà di migliorare prestazioni ed emissioni dei motori a gas naturale.

Azioni

Attività da svolgere Le attività da svolgere: - allestire impianti sperimentali specifici; - effettuare campagne di acquisizione ed elaborazione dati; - utilizzare modelli di simulazione per la previsione di prestazioni ed emissioni; - ottimizzare i sistemi di combustione e di controllo motore; - ottimizzare i sistemi di trattamento dei gas di scarico. Nel corso dell’anno si procederà; - all’acquisizione ed all'installazione delle apparecchiature necessarie per il completamento del banco prova dinamico per l’esecuzione del ciclo ETC; - all'elaborazione di una procedura di invecchiamento veloce di catalizzatori, per motori heavy-duty alimentati a gas naturale, ed alla realizzazione dell’impianto sperimentale per la sua attuazione; - alla verifica sperimentale dell’effetto dei principali parameri motoristici su prestazioni ed emissioni di un motore heavy-duty a gas naturale ad iniezione pilota. In particolare saranno esaminati: rapporto gasolio gas naturale, indice d’aria, coefficiente volumetrico, tasso di EGR, anticipo all’iniezione di gasolio, durata e fasatura dell’iniezione del gas naturale nel collettore di aspirazione.

Punti critici e azioni da svolgere Punti critici per le attività da Svolgere sono: - la mancanza di una sala prova dinamica per eseguire il ciclo transient ETC, in base al quale ottimizzare e sviluppare i nuovi motori heavy-duty a gas naturale; - la mancanza di personale tecnico specificamente addestrato per la gestione dell’impianto e ricercatore per lo sviluppo delle attività di ricerca. Pertanto si dovrà provvedere ad acquisire ed installare le apparecchiature necessarie per il completamento della sala prova e si dovrà acquisire e formare il personale necessario.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Negli anni 90, in collaborazione con IVECO e CRF, è stato messo a punto un motore heavy-duty a gas naturale, con catalizzatore trivalente e gestione elettronica con iniezione fasata, in grado di rispettare i più severi limiti per la categoria EEV, “Veicoli Amici dell’Ambiente”. La collaborazione con università straniere ed italiane, ha consentito di approfondire studi di base sulla combustione dei motori alimentati a gas naturale. Più recentemente, una pluriennale attività di ricerca con l’Istituto Superiore di Sanità, ha permesso di accertare il più basso livello di tossicità e mutagenicità dei gas di scarico dei motori a gas naturale. Nell’ambito di un programma di ricerca europeo, appena concluso, sono state individuate soluzioni innovative per una migliore efficienza ed una maggiore stabilità dei sistemi di abbattimento catalitici dei motori alimentati a gas naturale. Le ulteriori conoscenze necessarie saranno sviluppate con indagini sperimentali al banco prova ed ulteriori studi del sistema di combustione mediante: - impianti sperimentali specifici; - campagne di acquisizione ed elaborazione dati; - modelli di previsione prestazioni ed emissioni.

Collaborazioni (partner e committenti) - Centro Ricerche FIAT, Orbassano Torino; - Istituto Superiore di Sanità Roma; - IRISBUS Flumeri (AV); - ETRA Rovereto (TN); - ECOCAT (ex KEMIRA) Finlandia; - ASER Milano - British Columbia University Canada; - Università di Roma Torvergata Roma; - Università di Napoli Federico II Napoli.

Finalità

Obiettivi Produrre le conoscenze specifiche per lo sviluppo di motori alimentati a gas naturale, a basso impatto ambientale ad elevata efficienza e bassa produzione di CO2.

Risultati attesi nell'anno Definizione e codifica, mediante raffronto con casi reali, di una procedura di invecchiamento veloce al banco, simulante il fenomeno di disattivazione relativo all’uso reale di catalizzatori per motori heavy- duty alimentati a gas naturale. Prototipo di motore heavy-duty ad iniezione pilota ad accensione per compressione, alimentato a gas naturale, con basse emissioni e rendimento più alto degli omologhi ad accensione comandata.

Potenziale impiego - per processi produttivi I risultati delle attività di ricerca, sviluppata nell’ambito della Commessa, potranno essere integrati, dalle aziende produttrici di propulsori per autobus urbani e veicoli pesanti da trasporto, per pervenire a motori con bassissime emissioni e elevati rendimenti. Inoltre potranno essere utilizzate dalle stesse aziende di trasporto per contenere l’impatto ambientale, dei veicoli in uso, e ridurre il consumo di combustibile convenzionale attuando trasformazioni degli automezzi attualmente in circolazione, eventualmente i più vecchi.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Le conoscenze e le indicazioni prodotte potranno essere, in primo luogo, di supporto allo sviluppo di soluzioni ottimali sotto il profilo sia ecologico che energetico e quindi orientare la scelta verso mezzi di trasporto, che implementando le soluzioni individuate, comportino un minore impatto ambientale, soprattutto nelle aree urbane. Ciò consentirà di soddisfare la richiesta di mobilità con una minore esposizione delle persone ai rischi per la salute connessi ad un elevato tasso di inquinamento.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Moduli Modulo: Motori a gas naturale a basso impatto ambientale ed elevato rendimento Istituto esecutore: Istituto motori Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9241 61 600 0 902 320 981 85 N.D. 1307

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

2 5 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 1 2 4 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

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Page 168: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Proposte di attività di ricerca spontanea a tema libero presentate

MAURIZIO LAZZARO Caratterizzazione fisica e chimica del particolato carbonioso nanometrico emesso da motori Diesel di ultima generazione

VINCENZO MOCCIA Caratterizzazione dell'idrogeno come combustibile per motori a combustione interna

TONIA MARIAROSARIA DI PALMA Ionizzazione a singolo fotone accordabile di emissioni a composizione complessa

PATRIZIO MASSOLI Sviluppo di micromanipolatori fotonici per applicazioni in micromeccanica e micromacchine

RAFFAELA CALABRIA Sistema laser di accensione multipoint di miscele magre ed idrogeno in motori di nuova concezione a basso impatto ambientale

STEFANO DI STASIO Processi di sintesi di nanostrutture metallo/ossido metallico. Studio sperimentale delle proprieta� size-depending di chimica di superficie. Progetto di sensori di gas inquinanti.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Scheda di autovalutazione (attività 2005) Elementi di autovalutazione La missione dell’IM è di: sviluppare la ricerca e la formazione specialistica nel campo della conversione dell’energia e del relativo impatto ambientale; di contribuire ad aumentare la competitività dell’industria nazionale, di supportare l’attività degli organi normativi Attività di ricerca: I principali settori d’interesse riguardano: la Fluidodinamica e la combustione, l’interazione motore combustibile, lo studio delle prestazioni ed emissioni di veicoli in uso reale, il monitoraggio ottico remoto istantaneo e multispecie di emissioni e di inquinanti troposferici, la componentistica avanzata, i sistemi di propulsione basati su celle a combustibile, la generazione e trasmissione del rumore prodotto da MCI, i materiali nanostrutturati per uso automotoristico. Le suddette attività sono sviluppate nell’ambito di quattro commesse. Le tematiche di ricerca di più lunga tradizione riguardano lo studio della combustione e della generazione degli inquinanti. Nel settore dei motori ad accensione per compressione, è stata messa a punto una procedura modellistica integrata per lo studio della iniezione e combustione basata sull'uso di modelli 1D,3D e di cinetica chimica dettagliata.E’ stato definito un sistema di combustione innovativo a bassa temperatura brevettato in collaborazione con il CRF. E’ stata implementata una tecnica di diagnostica originale GSV per la caratterizzazione 2D degli sprays industrializzata dalla TSI Inc. Nell’ambito di un progetto UE, in collaborazione con VTT Energy, è stato caratterizzato il comportamento termochimica di bio-oli. Si è implementata ed applicata ai sistemi di combustione innovativi la tecnica LII per il sizing delle nanoparticelle. Sono stati effettuati spin-off di tecniche diagnostiche al settore aeronautico in collaborazione con CIRA. In collaborazione con la Yanmar è stato caratterizzato il processo di formazione e ossidazione del particolato e di formazione dei NOx nella camera di combustione di un diesel CR multijet. Gli studi riguardanti l’ottimizzazione della camera di combustione in relazione al moto d’aria e alla formazione della miscela sono proseguiti nell’ambito di contratti (ISOTTA FRASCHINI) e progetti (MIUR 6623). Nel campo dei motori ad accensione comandata, i fenomeni maggiormente studiati in IM sono: la formazione dello spray, l’interazione aria combustibile, il downsizing realizzato per turbocompressione,la detonazione. In accordo a quanto preventivato è stata effettuata la progettazione dei condotti di aspirazione e scarico di un motore GDI turbocompresso in ottica di downsizing, sono stati valutati schemi cinetici semplificati per la previsione della detonazione (prog. Eu NICE), e’ stata inoltre eseguita una caratterizzazione spettroscopica del processo di combustione in condizioni detonanti e non,(prog.Eu MIN-KNOCK. E’ stata caratterizzata la fase di innesco della scintilla e la crescita del kernel di accensione per motori di F1(contr.Ferrari GS). Un particolare rilievo è dato allo studio e l’ottimizzazione di motori alimentati con combustibili alternativi (gas naturale, biocombustibili). In particolare, Nel corso del 2005 è stata messa a punto una metodologia per l'invecchiamento accelerato dei catalizzatori (prog.Eu CAT NAT). E’ stata valutata la tossicità delle emissioni di un motore heavy duty alimentato con gas naturale e con combustibili liquidi(contr ASER). E’ stata definita una configurazione motoristica dual fuel (contr.ETRA). Sono state definite metodologie per la verica di plausibilità di misure motoristiche (prog.Eu AMPA).L’attività svolta nel settore “interazione veicolo ambiente” è tesa alla valutazione e alla modellazione delle emissioni dei veicoli in uso reale.Nel corso del 2005 sono stati raggiunti i risultati attesi dei progetti realizzati e si cita specificamente: la costruzione di un DATA BASE di misure di emissioni (regolamentate e non) allo scarico di diverse tecnologie e classi di autoveicoli in uso reale (Prog.Eu ARTEMIS).Lo sviluppo e validazione di un modello gerarchico per la determinazione dei fattori di emissione. Inoltre è stato messo a punto un modello per l'analisi affidabilistica dei dati di guasto di componenti automobilistici e un modello probabilistico del processo di usura delle camicie dei pistoni. Un’originale tecnica di spettrofotometria,basata su plasmi prodotti da laser (LPP) è stata utilizzata con successo per il monitoraggio ottico remoto istantaneo e multispecie di inquinanti sia allo scarico di sistemi di combustione che nell’atmosfera. L’IM collabora con ditte specializzate per la progettazione e la messa a punto di componentistica avanzata. Nel corso del 2005 progettati e brevettati due sistemi VVA rispettivamente di tipo elettromeccanico ed elettroidraulico. Nel settore dello studio di sistemi di propulsione elettrica con celle a combustibile, nel 2005 nell’ambito di una convenzione con la regione Toscana è stato progettato e realizzato un sistema basato su uno stack Nuvera di 16 kW da applicare ad un prototipo di minibus elettrico. Nel campo del rumore, nel corso del 2005 sono stati portati a termine due contratti riguardanti rispettivamente l’identificazione delle sorgenti di rumore in un diesel monocilindrico (contr.Lombardini) e il calcolo del trasmission loss del sistema di aspirazione della nuova Fiat Idea. Recentemente è nata una linea di ricerca nel settore dei materiali nanostrutturati.Nel 2005 sono stati sintetizzati nuovi materiali per sensori di NOx.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prodotti della ricerca: Articolo su rivista (9),Libro(53),Brevetto(2) Finanziamenti: Oltre ai fondi di dotazione ordinaria, le principali fonti di finanziamento provengono da contratti Europei (12%), contratti con privati (27%), contratti con Ministeri su varie leggi (31%). Dunque, se si escludono le spese di personale, circa il 70% dei fondi provengono da finanziamenti esterni. Personale:Il personale strutturato consta di 77 unità di cui40 sono ricercatori e tecnologi,32 i tecnici distribuiti in varie categorie e 6 gli amministrativi. Di tali dipendenti ben 17 hanno raggiunto i requisiti per la pensionabilità e 5 saranno in pensione già l’anno prossimo. Infine ben 32 dipendenti hanno una età superiore a 55 anni. Alcune figure professionali fondamentali per l’istituto, quali ad esempio i motoristi, sono in numero assolutamente inadeguato per coprire le esigenze delle sale prova. Gli operatori alle macchine utensili,gli aggiustori e i saldatori sono completamente assenti. Infine non esiste una figura adatta a ricoprire il ruolo di responsabile amministrativo. Si stanno intraprendendo delle iniziative per formare il personale interno con problemi di riconversione notevoli data l’età degli interessati. Contribuiscono alle attività 4 unità di personale con contratto a termine una unità proveniente dall’industria e infine 30 persone distribuite tra assegnasti, dottorandi e laureandi.Ulteriori risorse umane:assegnisti di ricerca (6),dottorandi(3),laureandi(21) Attivita’ di formazione -B.M. Vaglieco:Corso di Combustione 2 Università di Napoli, A.A.04/05. -M.Costa: Corso di Fluidodinamica Univ. di di Cassino A.A. 04-05. -G.Pulcini:Corso di statistica ed affidabilità ,Univ.Parthenope 04-05 -M. Costa Docenza Modellistica della combustione in MCI, C.R.F.,5/05. -D.Siano Corso di Acustica ed intensimetria acustica,Lombardini 01/05. -D.Siano:Modellistica di MCI”, C.R.F., 05/05. -C.Bertoli: corso di"Controllo del motore e delle emissioni,Master in “Ingegneria dell’Autoveicolo”,univ. Federico II, 05/05 Workshops e congressi:ICE2005 7th International Conference on Engines for Automobile, September 11-16, 2005, Capri – Napoli Principali Collaborazioni: Aziende:ELDOR, ENEA,Elettronica Santerno,I2T3, ZEV-veicoli elettrici, Ford Motor Europe,ST Microelectronics, Lombardini Motori, Isotta Fraschini Motori, Yamaha-Giappone,ENI,Bosch, Daimler Crysler, ,CMD,ENGELHARD, Guascor, ASER, ETRA,Ansaldo Breda, Grimaldi Group,Q8,CAMTECH. Istituti di ricerca:Centro Ricerche FIAT, ELASIS, AVL, FEV, IFP Francia, VTT Finlandia, IENI-CNR,IRC- CNR, ISTM-CNR, Istituto Superioe Sanità. Università:British Columbia Univ. Canada,Univ. Johanes Kepler-Linz, Univ. Lund, Istituto di Cinetica Chimica e Combustione Accademia Russa scienze, Universidad Politecnica de Valencia,DIC- DIME Univ. Federico II, Dip. Energetica Univ. Pisa, Dip. Energetica Univev. Ancona, Dip.Energetica Politecnico di Milano, Dip. Ing.Meccanica Univ. Firenze, Dip. Energetica Univ.Genova,Dip. Trasporti Univ. Federico II, Dip.Scienze Fisiche Univ. Federico II, Dip.informatica e sistemistica 2 Univ. Napoli, Dip. Ing. Meccanica Tor Vergata, DIMEC Univ. Modena. Istituzioni:ANM,CTP Napoli,ATAF Firenze, Regione Toscana.

Proposta di interventi organizzativi Si ritiene utile aggiornare la organizzazione scientifica dell'IM con la modifica delle commesse esistenti e la proposizione di ulteriori commesse. Mediante tali azioni si intende: migliorare la gestione scientifica ed amministrativa delle attività già esistenti, aprire nuovi settori di attività in risposta ad esigenze del paese, dare ampio spazio a ricercatori più giovani. Nel nuovo assetto si raggiungerà un totale di 11 commesse. Esse saranno gestite da 42 tra ricercatori e tecnologi strutturati e circa 11 ricercatori non strutturati. Ci si aspetta che il volume degli introiti esterni possa contribuire in maniera significativa al totale dei finanziamenti attesi per il 2006. Prima commessa:"Combustione a basse emissioni e stabile per propulsori aerospaziali e turbine industriali".L'attività prevista in tale commessa è in piena sintonia con quanto concordato nel protocollo d'intesa CNR-AVIO e trova riscontro nel piano triennale dell'IM. Le attività previste nella presente commessa si suppone che possano fornire il supporto scientifico anche ad ulteriori realtà di interesse nazionale. Seconda commessa:"Nanostrutture e fluidi complessi per applicazioni di gas sensor e di heat transfer technology tipiche dei sistemi di propulsione del settore trasporti". La suddetta tematica è nata recentemente in IM, ma si presenta molto promettente per l'interesse manifestato da aziende che operano in molteplici settori della automotoristica. Tra le possibili applicazioni si cita a titolo di esempio: sensori di inquinanti di alta sensibilità e basso costo, vernici antigraffio, vetri idrorepellenti, filtri UV etc. Terza commessa: " Monitoraggio ottico multispecie di emissioni da motori e di inquinanti troposferici". L'attività,

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

sino ad oggi condotta nell'ambito della commessa normativa ed ambiente, può trarre nuovo impulso da un diverso e più efficace assetto organizzativo. Quarta commessa:"Motori alimentati con gas naturale a basso impatto ambientale ed elevato rendimento". l'attività sul gas naturale era condotta nell'ambito della commessa "motori ad accensione comandata e combustibili". La nuova commessa faciliterà la gestione dei cospicui finanziamenti attesi nel settore per il 2006. quinta commessa:"Spettroscopia UV-visibile dei processi di combustione nei motori a c.i." Alla commessa afferisce un cospicuo numero di contratti nazionali ed europei che riguardano svariate fenomenologie di combustione studiate mediante l'originale tecnica messa a punto dalle ricercatrici proponenti. Sesta commessa:"Gestione dei flussi energetici nei sistemi di propulsione ibrido-elettrica con celle a combustibile ad idrogeno" settima commessa: "Sviluppo del sistema di combustione di un motore Diesel heavy duty per uso marino, ad elevate prestazioni e basse emissioni." Ottava commessa:"Studio numerico sperimentale del processo di formazione della miscela aria/combustibile e analisi delle emissioni vibro-acustiche in un dimostratore ad accensione per compressione,2T, per areonautica generale.la quinta,la sesta, la settima ed l'ottava commessa sostituiscono "Fluidodinamica, combustione e fuel cells per la trazione." La commessa " motori diesel e combustibili", riproposta con un titolo più aderente agli obiettivi generali, è stata divisa in cinque moduli di attività. le altre due commesse precedenti: "motori ad accensione comandata e combustibili" e " normativa ed ambiente" hanno adeguato il titolo agli obiettivi ed al mutato assetto organizzativo. Si propone infine una attività esplorativa sul tema "traffico,ambiente e salute",già sollecitata dal presidente nel 2004. Tale attività coinvolgerà presumibilmente tre dipartimenti.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

ISTITUTO DI RICERCHE SULLA COMBUSTIONE Missione

Sviluppo di attività di ricerca a carattere teorico e sperimentale sui processi di combustione a basso impatto ambientale che sono alla base delle tecnologie di produzione dell'energia elettrica e termica, delle tecnologie di termovalorizzazione di rifiuti, di biomasse e di combustibili alternativi. Nell’ambito di tali ricerche vengono condotti studi sull’infiammabilità e esplosività di materiali combustibili.Un basso impatto ambientale dei processi di produzione di energia. Direttore: Prof Gennaro Russo Sede principale: Piazzale Vincenzo Tecchio, 80 - 80125 Napoli NA Campania Superficie immobile: XX mq Sito web dell'Istituto: http://www.irc.na.cnr.it Risorse umane

Risorse umane ricercatori tecnologi* associati di ricerca tecnici amministrativi totale personale anno

A B C D E=A+B+C+D 2003 21 0 25 7 53 2004 21 0 25 7 53 2005

* Età media dei ricercatori :

Elenco del Personale (dati al 31/12/2005): liv. Beretta Federico I Chirone Riccardo I Ciajolo Anna I Lisi Luciana II Pirone Raffaele II Ragucci Raffaele II Allouis Christophe III Apicella Barbara III Cimino Stefano III De Joannon Mariarosaria III Di Benedetto Almerinda III Di Muro Nicola III Marra Francesco Saverio III Minutolo Patrizia III Ruoppolo Giovanna III Salzano Ernesto III

liv.Sanchirico Roberto III Scala Fabrizio III Senneca Osvalda III Barbella Rosalba IV Cammarota Antonio IV De Martino Luigi IV Di Paolo Antonio IV Liccardi Ciro IV Pasquariello Francesco IV Russo Sabato IV Tirabasso Giuseppe IV Venitozzi Ciro IV Zucchini Clelia IV Bencivenga Tammaro V Fabiani Fabrizio V Smiglio Vincenzo V

liv.Tregrossi Antonio V Vito Gennaro V Bizzarro Andrea VI Cante Antonio VI Imparato Marco VI Panetta Antonio VI Scognamiglio Vincenzo VI Stanzione Vitale VI Cacciapuoti Ugo VII Esposito Carmela VII Napoletano Cinzia VII D'Antonio Anna VIIIDella Corte Vittorio VIIIPanetta Maurizio VIIIMaistrini Francesco IX

168

Page 173: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Personale esterno partecipante

Risorse umane che collaborano alla realizzazione delle attività

anno ricercatori associati

operanti al cnr assegnisti di ricerca dottorandi borsisti laureandi totale

2003 15 2 9 3 12 41 2004 16 2 13 5 27 63 2005

Risorse finanziarie

Risorse utilizzate (full cost) attività coperte da fonti

interne attività coperte da fonti

esterne totale

preventivo consuntivo preventivo consuntivo preventivo consuntivo anno

A B C D E F G = F +risorse da

esercizi precedenti 2003 - 3.617 - 809 - 4.426 4.959 2004 2.659 3.084 656 1.012 3.315 4.097 4.680 2005

valori in migliaia di euro

Risorse gestite direttamente trasferimenti dal centro entrate da terzi totale

nell’esercizio da esercizi precedenti preventivo consuntivo preventivo consuntivo

anno

A B C D E F=B+D+E 2003 - 542 - 648 - - 2004 396 439 656 768 589 1.796 2005

valori in migliaia di euro

Indicatori finanziari anno Fondi Interni

per ricercatore Fondi Totali

per ricercatore Risorse esterne per ricercatore

Fattore di amplificazione

2003 2004 146,9 222,9 76,0 1,517 2005 valori in migliaia di euro

169

Page 174: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prodotti della ricerca

anno Articolo su rivista

Capitolo di libro Libro Brevetto

Risultato di valutazione applicativa

Progetto, composizione,disegno e design

Performance, mostra ed

esposizione

Manufatto ed opera d'arte

2003 26 - - 1 - - - - 2004 31 - - 1 - - - - 2005

Elenco prodotti scientifici indicati dall’Istituto per la valutazione del CIVR

ARTICOLI ISI

. Senneca O. , Chirone R., Masi, S., Salatino P. A Thermogravimetric study of nonfossil solid fuels. 2. oxidative pyrolysis and char combustion ENERGY & FUELS

Scala F. Gas Absorption with Instantaneous Irreversible Chemical Reaction in a Slurry Containing Sparingly Soluble Fine Reactant Particles INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH

Cimino S. 1, Colonna S. 2, De Rossi S. 3, Faticanti M. 4, Lisi L. 5, Pettiti I. 6, Porta P. 7. Methane combustion and CO oxidation on zirconia-supported La, Mn oxides and LaMnO3 perovskite JOURNAL OF CATALYSIS

Salzano E., Marra F.S. , Russo G., Lee John H.S. Numerical Simulation of Turbulent Gas Flames in Tubes JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS

Donsi F., Pirone R. , Russo G., Oxidative Dehydrogenation of Ethane over a Perovskite-Based Monolithic Reactor JOURNAL OF CATALYSIS

Andreozzi R ., Marotta R. ,Sanchirico R. “Thermal Decomposition of Acetic Anhydride-Nitric Acid Mixtures” JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS

Cavaliere A., . Ragucci R , . Novello C. Bending and Break-up of a Liquid Jet in a High Pressure Air-flow EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE

Lisi L., Patrono P., Ruoppolo G. Vanadyl phosphate dihydrate supported on oxides for the catalytic conversion of ethane to ethylene¡¨ JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS

Sgro L.; Basile A.; Barone G; D’Anna A.; Minutolo A.; Borghese P.; D’Alessio A.

170

Page 175: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

“detection of combustion formed nanoparticles” CHEMOSPHERE

Apicella, B.; Barbella, R; Ciajolo, A; Tregrossi, A Comparative analysis of the structure of carbon materials relevant in combustion CHEMOSPHERE

de Joannon M.; Cavaliere A.; Ciajolo A. ; Ragucci, R. Tregrossi A. Spectroscopic behavior of oxygenated combustion by -products CHEMOSPHERE

Apicella, B, Ciajolo, A., Barbella, R., Tregrossi, A. Size exclusion chromatography of particulate produced in fuel-rich combustion of different fuels ENERGY & FUELS

Allouis, C. ; Beretta F.; D'Alessio A.; “Sizing Soot and Micronic Carbonaceous Particle in Spray Flames Based on Time Resolved LII EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE

Allouis C., Beretta F., D’Alessio A. “Structure of Inorganic and Carbonaceous Particles Emitted from Heavy Oil Combustion” CHEMOSPHERE

Miccio F.;. Miccio M.; Olivieri G.; Silvestre A. On the mechanism of bubbling fluidized bed combustion of gas oil INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH

Scala F.; Chirone R.; Salatino P.; The influence of fine char particles burnout on bed agglomeration during the fluidized bed combustion of a biomass fuel. FUEL PROCESSING TECHNOLOGY

Di Benedetto,A.; Marra F.S.; Russo G.; Heat and mass fluxes in presence of superficial reaction in a not completely developed laminar flow CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE

BREVETTI

Cimino S. ,Donsì F., Pirone R., Russo G. Catalizzatore multistrato, procedimento per la sua preparazione e suo uso per l'ossidazione parziale di idrocarburi in fase gassosa

RAPPORTI

ing. Beretta Federico Contratto Polimer Europa / IRC-CNR - Ottimizzazione della camera di combustione del termocamino e riduzione dei residui incombusti nell'atmosfera

ing. Beretta Federico

171

Page 176: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Contratto Costruzioni Termomeccaniche /IRC-CNR per Ottimizzazione della camera di combustione del termocamino e riduzione dei residui incombusti nell'atmosfera

Dott. Ernesto Salzano Realizzazione di un modello per la valutazione dell’esposizione della popolazione al rischio industriale rilevante

Ing. Christophe Allouis Attività di campionamento ed analisi mediante sonda isocinetica, allo scarico della caldaia di proprietà del CRIS, del particolato solido prodotto dalla combustione di combustibili ed emulsioni

Ing. Almerinda Di Benedetto – Francesco Saverio Marra Studio dei meccanismi alla base dell’insorgere di oscillazioni che causano rumore e instabilità in un bruciatore Worgas per uso domestico per l’individuazione di condizioni operative e/o di progetto atte a controllare il regime di funzionamento del suddet

Ing. Raffaele Ragucci Agenzia Spaziale Italiana

Ing. Francesco Miccio Simulazione e sperimentazione combustione eterogenea

Ing. Francesco Saverio Marra Gruppo Nazionale per la Difesa dai Rischi Chimico Industriali ed Ecologici

Ing. Riccardo Chirone Studio ed ottimizzazione del processo di combustione della sigaretta per la messa a punto di un prodotto più sicuro per la salute in relazione sia al fumo diretto che indiretto

Dott. Ernesto Salzano Analisi critica di simulazioni di esplosioni su piattaforme offshore e sviluppo di una metodologia semplificata per la valutazione delle sovrappressioni

Ing. Federico Beretta Alternative Fuels of industrial gas Turbines

RISULTATI VAL. APPLI.

Ernesto Salzano, Vincenzo Smiglio Analisi di Esplosioni per la “NC414 Central B Offshore Platform”, Western Lybia Gas Pproject, AgipGas

172

Page 177: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Principali collaborazioni

Altri Ministeri: Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio

Consorzi: Consorzi Ricerche Innovative per il Sud

EPR italiane: Agenzia Spaziale Italiana

EPR straniere: Sandia National Laboratories (USA); Laboratoire de Combustion et systemes Reactif; l’Institut de Recherches sur la Catalyse del CNRS (Francia); Laboratoire d’Application de la Chimie a l’Enviroment del Université Claude Bernard di Lione (Francia); Boreskov Institute of Catalysis di Novosibirsk (Russia)

MIUR: MIUR (finanziamento per le attività previste nel P.O. 2000/2006 e per interventi con fondi strutturali)

Privati: British American Tabacco Italia S.p.A.; Worgas Bruciatori s.r.l.; Alstom Power Boilers; Polimeri Europa S.p.A.; D’Appolonia S.p.A., ; Ansaldo Energia S.p.A.; Costruzioni TermoMeccaniche srl; SnamProgetti S.p.A; ENEL S.p.A.; AVIO S.p.A.; Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S.p.A.

UE: PQ Ricerca UE: Alternative Fuels of Industrial Gas Turbines

Università: Imperial College di Londra; Dipartimenti di Ingegneria Chimica e di Ingegneria Meccanica per l'Energetica dell’Università di Napoli “Federico II”; Università di Leeds (UK); Università di Twente (Olanda)

173

Page 178: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei Contratti

Contratti attivi

ENEA - ENTE NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L'ENERGIA E L'AMBIENTE • Accordo di collaborazione ENEA/CNR-IRC 30% dell' importo contrattuale - art. 4, punto (a)

REGIONE CAMPANIA • Progetto C.R.C. AMRA Rep. 2003/VI/1- Anticipo Resp. Ing. E. Salzano

SNAMPROGETTI S.p.A. • contratto di ricerca IRC/Snamprogetti s.p.A. n. 3000004793 Rep. 2004/C/1 Resp. Ing. S.

Cimino

C.T.M. S.r.l. • Contratto IRC/CTM Rep. 2002 - II tranche Resp. Ing. C. Allouis • Contratto IRC/CTM Rep. 2002 - Saldo Resp. Ing. C. Allouis • contratto di ricerca IRC/CTM rep. 2003/C/5 - prima rata • Contratto di ricerca IRC/CTM S.r.l. - seconda rata • Finanziamento borsa di studio Resp. Ing. C. Allouis Lettera di impegno CTM S.r.l. del

31/03/2005 • Contratto di ricerca IRC/CTM S.r.l. - SALDO

POLIMERI EUROPA S.p.A. • Contratto di Ricerca IRC/Polimeri Europa S.p.A. Rep. 2002 - SALDO Fase I e ACCONTO Fase

II Resp. Ing. F. Beretta • Contratto di Ricerca IRC/Polimeri Europa S.p.A. Rep. 2002 - SALDO Fase II Resp. Ing. F.

Beretta

D'APPOLONIA S.P.A. • Contratto di ricerca IRC/D'APPOLONIA S.p.A.

ENEL PRODUZIONE • Contratto IRC/ENEL Produzione S.p.A. Rep. 2002 - Saldo Resp. Ing. R. Chirone

British American Tobacco Italia S.p.A. • Contratto IRC/ETI S.p.A. Rep. 2002 - Saldo Resp. Ing. R. Chirone • Contratto di ricerca IRC/ETI S.p.A. • Convenzione CNR-IRC/ETI S.p.A. - Resp. Ing. Chirone Saldo I rata: ¿ 3.632,16 Acconto II

rata: 32.043,84 • Convenzione CNR-IRC/ETI S.p.A. Resp Ing. R. Chirone Saldo II rata e acconto III rata

MIUR Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca • PON " Ricerca Scientifica, Sviluppo Tecnologico, Alta Formazione" 2000-2006. CENERI DOC -

EROGAZIONE DI ANTICIPAZIONE Progetto di ricerca: Euro 209.535,90 Progetto di formazione: Euro 30.987,41

• MIUR - Contributo straordinario D.M.- 1105/2002 Rif. Progetto n. 191 Resp. Dott.ssa A. Ciajolo

174

Page 179: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

WORGAS Bruciatori S.r.l. • Contratto IRC/WORGAS Rep. 2003/C/1 - I tranche Resp. Ingg. Di Benedetto/Marra • Contratto IRC/WORGAS Bruciatori S.r.l. Rep. 2003/C/1 - II tranche Resp. Ingg. Di

Benedetto/Marra • Contratto di ricerca IRC/Worgas Bruciatori S.r.l. 40% - SALDO

Università degli Studi di Napoli "Federico II" DIPARTIMENTO DI ANALISI E PROGETTAZIONE STRUTTURALE

• Convenzione di Studio e Ricerca IRC/DAPS II Annualità • Convenzione di Studio e Ricerca IRC/DAPS III annualità

Dipartimento di Ingegneria Chimica • Accordo MURST L.95/95 ENEA/DIC Partecipazione IRC al progetto - SALDO

EUROPEAN COMMISSION - RESEARCH DIRECTORATE GENERAL • Partecipazione IRC progetto comunitario AFTUR - ANTICIPO

Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S.p.A. • Contratto di ricerca IRC/CESI S.p.A. - 2a tranche Resp. Ing. L. Di Benedetto

Dipartimento di ENERGETICA • Progetto ASI Rep. 2003/VI/2 Resp. Ing. F. Miccio

UNIVERSITA' DEGLI STUDI FEDERICO II • Spese di Investimento CRC AMRA Acquisto dispositivo MIKE3 Richesta di anticipazione • Spese di Investimento CRC AMRA Acquisto apparecchiature scientifiche Richesta di

anticipazione

ENITECNOLOGIE S.P.A.- Unità Amministrativa • Studio dell'effetto delle caratteristiche chimiche del combustibile sula formazione di

particolato.

The Company ALSTOM Power Boilers • Accertamento per documenti amministrativi attivi Contratto IRC - The Company ALSTOM

Power Boilers Resp. Ing. F. Scala • ContrattoIRC - The Company ALSTOM Power Boilers Addendum n. 1 Resp. Ing. F. Scala • Contratto IRC/The Company ALSTOM Power Boilers Addendum n.1 Resp. Ing. F. Scala

AVIO S.p.A. • Accertamento per documenti amministrativi attivi Contratto IRC/AVIO S.p.A.

Contratti passivi

CHELAB S.R.L. • ORDINE N.2003/144 - Analisi su olio combustibile

CEM SRL • Obbligazione per documento amministrativo passivo

175

Page 180: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

LA NUOVA LINCE • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • ORDINE N.2005/76 SERVIZIO DI VIGILANZA ANNO 2005 • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • SERVIZIO VIGILANZA ANNO 2005 • Obbligazione per documento amministrativo passivo • Obbligazione per documento amministrativo passivo • ORDINE N.2004/32 - Servizio di vigilanza

DONATO GUSTUTI • ORDINE N.2004/170 - diritti doganali (IVA 20%) etc.

ALFATEST SRL • ORDINE N.2004/223 Fornitura granulometro a diffrazione laser

EBSCO ITALIA Srl • ORDINE N.2003/214 Rinnovo abbonamenti anno 2004

DIGIMAINT SRL • ORDINE N.2004/316 - Integrazione al Cluster

THERMO ELECTRON Spa • ORDINE N.2005/179 FORNITURA GASCROMATOGRAFO FAST

EBSCO INTERNATIONAL, INC. - USA c/o rappresentante IVA in Italia SERAM Srl • Obbligazione per documento amministrativo passivo • ORDINE N.2004/284 Riviste scientifiche

FINLEONARDO S.P.A. • SPESE CONDOMINIALI

QUANTA SYSTEM S.p.A. • Obbligazione per documento amministrativo passivo

FLUXOPTICA s.r.l. • Obbligazione per documento amministrativo passivo

FEI ITALIA S.R.L. • ORDINE N.2005/80 CONTRATTO DI ASSISTENZA MICROSCOPIO • ORDINE N.2003/168 Contratto di assistenza microscopio elettronico philips

176

Page 181: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

FLUENT ITALIA • ORDINE N.2004/318 - Software

BULK • ORDINE N. 2004/222 - Fornitura reattore

AGILENT TECHNOLOGIES ITALIA SPA • ORDINE N.2003/030 - CONTRATTO DI ASSISTENZA TECNICA 01.01.03-31.12.03 -

Ingg.CIAJOLO-TURCO- ANDREOZZI-CHIRONE • ORDINE N. 2003/012 - CONTRATTO DI ASSISTENZA TECNICA • ORDINE N.2004/321 Spettrometro di massa ICP-MS • ORDINE N.2004/88 Contratto di asistenza tecnica formula biennala dal 01.01.2004-

31.12.2005 • ORDINE N.2005/60 CONTRATTO DI ASSISTENZA TECNICA

Condominio Via Diocleziano, 328 - Napoli • CONDOMINIO DI VIA DIOCLEZIANO, 328 • ORDINE N.2004/219 Spese condominiali 2°,3°,4° trim. 2004

QUI! TICKET SERVICE SPA • ORDINE N.2004/115 - Fornitura buoni pasto • Obbligazione per documento amministrativo passivo • ORDINE N. 2003/52 - Fornitura buoni pasto • ORDINE N.2004/201 Fornitura buoni pasto • Ordine n.2003/160 - Fornitura Buoni pasto • ORDINE N.2004/24 - Fornitura buoni pasto • ORDINE N. 7/2005 del 13/01/2005 e ORDINE N.113/2005 del 19/04/2005 FORNITURA

BUONI PASTO

LA MONDIAL SRL • SERVIZIO DI PULIZIA ANNO 2005 • Obbligazione per documento amministrativo passivo • ORDINE N. 2004/33 - Servizio di pulizia anno 2004 locali I.R.C. • Obbligazione per documento amministrativo passivo

LASER SOURCE s.r.l. • ORDINE N.2005/123 LASER A IONI DI ARGON • ORDINE N.2004/125 Intervento tecnico su Laser Spectra Physics n.inv.993152 • ORDINE N.2005/123 FORNITURA LASER A IONI DI ARGON

Dipartimento di Ingegneria Chimica • ORDINE N.2004/239 Contratto per attività di formazione IRC/DIC

ABB SACE S.p.A. • ORDINE N.2004/312 Analizzatore per misurazione gas

D.E.A. S.p.A. NA • Rinnovo abbonamenti a riviste scientifiche anno 2003 • ORDINE N.2003/215 Rinnovo abbonamenti anno 2004 • RINNOVO ABBONAMENTI ANNO 2005

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Page 182: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

RENATO BRIGNOLE s.r.l. • ORDINE N.2004/221 - Fornitura n.2 autoclave-reattore - software ed installazione

FLOORING DEI FRATELLI MESSINA SNC • ORDINE N.2004/141 - Realizzazione soppalco nella sala caldaia del DIME Facoltà Ingegneria

Via Claudio • ORDINE N.2004/157 - Realizzazione soppalco sala caldaia di via Claudio (DIME)

KUHNER AG • ORDINE N.2004/142 - Dispositivo Mike3

CHILWORTH VASSALLO S.r.l. • ORDINE N. 2005/194 FORNITURA APPARECCHIATURA PER MISURAZIONE

RESISTIVITA' POLVERI • ORDINE N.2004/299 - Apparecchiatura per la determinazione della LIT

GERMANFERRO • ORDINE N.2005/198 LAVORI DI MANUTENZIONE STRAORDINARIA VIA METASTASIO

178

Page 183: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco delle principali attrezzature scientifiche - Analizzatore TOC elementare - Analizzatori specifici (CO, CO2, H2, NOx, SO2, O2, idrocarburi) in continuo - Apparecchiatura per analisi termogravimetrica con velocità di riscaldamento fino a 1000°C/min - Banco di prova per spray con sistema di diagnostica ottica ad alta risoluzione - Bruciatore a flusso transizionale bidimensionale - Bruciatore a reti catalitiche per combustibili gassosi - Bruciatore per fiamme piatte gassose laminari con spettrofluorimetria in situ con laser - Camera di combustione per combustione a griglia di solidi di origine vegetale da 36kW - Combustore a letto fluidizzato, potenza termica max 200 kW, per combustibili liquidi e solidi - Cromatografi liquidi HPLC - Fornace con bruciatore triflusso da 100 kW per idrocarburi liquidi e biomasse atomizzate - Gascromatografi - Impattore a segregazione fluidodinamica - Microscopio elettronico a scansione con filamento in LaB6 con microanalisi - Misuratore della distribuzione delle dimensioni di gocce (PDA) - Porosimetro a mercurio - Reattore di desolforazione spray-dryer con bruciatore ad olio combustibile da 300 KW - Reattori a letto fluido bollente da laboratorio (diametri da 40 a 140 mm) - Reattori a letto fluido vibrato tramite onde acustiche da 40 e 120 mm di diametro - Reattori catalitici a letto fisso (strutturati e non) e fluido per studi cinetici - Sistema di calorimetria - Sistema di combustione di getti liquidi in flusso di aria ad alta pressione con accesso ottico - Sistema per analisi TPD/TPR/TPO - Sistema per la misura di area superficiale con adsorbimento di gas - Spettrometri di massa - Spettrometria FTIR per analisi di solidi e di gas emessi da termobilancia accoppiata (Tmax=1500°C) Istituti con i quali si collabora

Istituti CNR esecutori di moduli di attività di commessa coordinata dall’Istituto Istituti CNR coordinatori di commesse di cui l’Istituto è esecutore di moduli di attività

179

Page 184: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2005: Piano annuale 2005

Produzione ed uso di H2 puro ed in miscele

Temi

Tematiche di ricerca:

L'attività riguarda lo studio e la messa a punto di sistemi catalitici strutturati (monoliti a nido d’ape, schiume) per processi di reforming ossidativo di combustibili fossili. Lo studio di processi catalitici a letto fluidizzato. Lo sviluppo di catalizzatori per la purificazione di correnti di idrogeno.

Stato dell'arte:

Il contesto è quello del Dipartimento Energia e Trasporti, in particolare il Progetto H2. L’attività è rivolta allo sviluppo di tecnologie di produzione e combustione tradizionali ed innovative e di tecniche di diagnostica avanzata per il controllo del rendimento e del relativo impatto ambientale di processi di combustione che utilizzano vettori alternativi carbon-free di cui l’idrogeno è il tipico rappresentante.

Azioni

Attività in corso:

Sviluppo di tecnologie catalitiche tradizionali ed innovative a basso impatto ambientale ed elevata efficienza per la produzione di combustibili alternativi carbon-free di cui l’idrogeno è il tipico rappresentante.

Azioni da svolgere e punti critici:

Con riferimento alle azioni da svolgere l'attività relativa a questo primo anno di organizzazione in Commesse, si svilupperà da un lato per il conseguimento di quelli che sono stati indicati come specifici obiettivi da raggiungere dall'altro si porterà avanti una analisi critica delle attività previste in ciascuna commessa con l'ottica di una migliore finalizzazione rispetto a quelle che sono le motivazioni ed integrazione con le attività del Progetto di riferimento. Certezza e continuità dei finanziamenti, possibilità di assunzione di personale.

Collaborazioni e committenti:

Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'Università di Napoli Federico II, Università di Torino, Politecnico di Torino, Institut de Recherches sur la Catalyse-CNRS,SNAMPROGETTI, ENEL, ENEA

Finalità

Obiettivi:

Obiettivo generale è lo studio delle tecnologie e processi innovativi per affrontare la transizione e preparare il futuro del "sistema idrogeno". Le competenze riguardano sia i processi di produzione di idrogeno quali quelli di idrogasificazione sia l’utilizzo dell’idrogeno puro o in miscela.

Risultati attesi nell'anno:

Sviluppo di sistemi catalitici strutturati (monoliti a nido d’ape, schiume) per processi di reforming ossidativo di combustibili fossili. Valutazione della efficacia di processi catalitici a letto fluidizzato per la produzione di idrogeno puro. Sviluppo di catalizzatori per la purificazione di correnti di idrogeno.

180

Page 185: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Potenziale impiego Celle a combustibili, processi ed impianti per la produzione di gas di sintesi ed idrogeno. L’attività trova diretta ricaduta nella crescente richiesta nell’utilizzo di vettori energetici intrinsecamente puliti (e l’idrogeno è il primo di questi) prodotti a loro volta con processi “puliti”. In particolare nell’individuazione di sistemi innovativi per la produzione di idrogeno, essenzialmente per via catalitica così come nella messa a punto di sistemi di combustione di idrogeno puro e/o in miscela.

Combustibili alternativi: valorizzazione di biomasse e rifiuti

Temi

Tematiche di ricerca:

Ottimizzazione dei sistemi di generazione di energia elettrica e termica che utilizzano fonti energetiche alternative e rinnovabili quali quelle ricavabili da materiali di risulta, da cicli di produzione e dai rifiuti civili o industriali.

Stato dell'arte:

Il contesto è quello del Dipartimento Energia e Trasporti, in particolare il Progetto Generazione distribuita di energia. L’attività risponde alla esigenza di poter disporre di impianti di produzione di energia destinati ad utenze limitate e che possano produrre in base alle specifiche esigenze energia termica ed elettrica. Un sistema di generazione distribuita di energia può rappresentare un efficiente mezzo di termovalorizzazione di biomasse e materiali di scarto.

Azioni

Attività in corso:

Studio e messa a punto di impianti di produzione di energia destinati ad utenze limitate e che possano produrre, in base alle specifiche esigenze, energia termica ed elettrica dalla combustione di fonti rinnovabili e/o dalla termovalorizzazione di scarti di processo, con il doppio beneficio della distruzione di una potenziale sorgente di inquinamento e di un incremento della redditività del sistema globale.

Azioni da svolgere e punti critici:

Con riferimento alle azioni da svolgere l'attività relativa a questo primo anno di organizzazione in Commesse, si svilupperà da un lato per il conseguimento di quelli che sono stati indicati come specifici obiettivi da raggiungere dall'altro si porterà avanti una analisi critica delle attività previste in ciascuna commessa con l'ottica di una migliore finalizzazione rispetto a quelle che sono le motivazioni ed integrazione con le attività del Progetto di riferimento. Certezza e continuità dei finanziamenti, possibilità di assunzione di personale.

Collaborazioni e committenti:

Dipartimenti di Ingegneria Chimica,Chimica Organica e Biochimica e Chimica Biologica dell’ Università di Napoli Federico II, Istituto Scientifico Breda S.p.A., ENEL, CTM, Chalmers University of Technology (Svezia), Technical University of Hamburg (Germania ), INETI (Portogallo)

181

Page 186: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Finalità

Obiettivi:

L'obiettivo generale è lo sviluppo eco-compatibile di tecnologie di combustione di combustibili non tradizionali quali residui di processi di produzione industriale e/o da biomasse. Le competenze acquisite riguardano le tecnologie di processo necessarie per l’implementazione di sistemi innovativi o per la riqualificazione di impianti preesistenti.

Risultati attesi nell'anno:

Sviluppo di tecnologie di combustione e gassificazione di biomasse e residui da cicli di produzione. Sviluppo di quadri di riferimento del comportamento di combustibili non convenzionali. Potenziale impiego Termovalorizzatori, sistemi poli-combustibile per la produzione di energia termica ed elettrica L’attività trova diretta ricaduta nello sviluppo di impianti poli-combustibile di produzione di energia destinati ad utenze limitata e che possano produrre in base alle specifiche esigenze energia termica ed elettrica, rappresentando al tempo stesso un efficiente mezzo di termovalorizzazione di scarti di lavorazione di processi industriali, con il doppio beneficio della distruzione di una potenziale sorgente di inquinamento e di un incremento della redditività del sistema globale.

Caratterizzazione dei meccanismi di formazione ed analisi degli inquinanti

Temi

Tematiche di ricerca:

L’attività riguarda la qualificazione e quantificazione dei prodotti di combustione, con particolare riguardo agli inquinanti, in relazione alla qualità del combustibile e al sistema di combustione allo scopo di individuare, e conseguentemente controllare, i parametri che determinano l’efficienza del processo di combustione e il relativo impatto ambientale.

Stato dell'arte:

Il contesto è quello del Dipartimento Energia e Trasporti, in particolare il Progetto Generazione pulita di energia da combustibili fossili. L’attività è finalizzata al continuo aggiornamento, in un’ottica di eco- compatibilità, delle tecnologie di combustione esistenti e messa a punto di tecnologie alternative/innovative dirette verso processi di combustione più efficienti e compatibili con le sempre più stringenti esigenze di un basso impatto ambientale dei processi di produzione di energia.

Azioni

Attività in corso:

L'attività in corso riguarda lo studio sperimentale e di modellazione delle cinetiche di ossidazione e pirolisi di idrocarburi e lo sviluppo di tecniche di diagnostica avanzate ottiche e chimiche atte alla rilevazione di inquinanti sotto forma di gas, aerosol e vapori all'interno e allo scarico dei sistemi di combustione.

Azioni da svolgere e punti critici:

Con riferimento alle azioni da svolgere l'attività relativa a questo primo anno di organizzazione in Commesse, si svilupperà da un lato per il conseguimento di quelli che sono stati indicati come specifici obiettivi da raggiungere dall'altro si porterà avanti una analisi critica delle attività previste in

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Page 187: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

ciascuna commessa con l'ottica di una migliore finalizzazione rispetto a quelle che sono le motivazioni ed integrazione con le attività del Progetto di riferimento. Certezza e continuità dei finanziamenti, possibilità di assunzione di personale.

Collaborazioni e committenti:

Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'Università Federico II di Napoli, Politecnico di Milano;DLR Stuttgart, Imperial College, University of Illinois

Finalità

Obiettivi:

Studio dei meccanismi di formazione di specie inquinanti e messa a punto di metodologie diagnostiche di analisi dell’efficienza dei processi e del relativo impatto ambientale. Le competenze riguardano: Proprietà chimiche e spettroscopiche di combustibili e prodotti di combustione, Tecniche di campionamento e analisi chimica strumentale e spettroscopica, Meccanismi di ossidazione e pirolisi di materiali combustibili e Meccanismi di formazione di inquinanti gassosi e particellari (IPA,PM10)

Risultati attesi nell'anno:

Definizione di protocolli di campionamento sia chimico che ottico utilizzabili per lo studio dei meccanismi di formazione di prodotti inquinanti gassosi e solidi emessi nell’atmosfera. Messa a punto di una metodologia affidabile per la determinazione delle dimensioni e delle masse di aerosol prodotti da processi di combustione. Potenziale impiego diagnostica ottica, procedure di campionamento, centrali termoelettriche, centrali termiche, termovalorizzatori L’attività di ricerca che si sviluppa nell’ambito di una sempre crescente richiesta di energia che risulti sostenibile, trova dirette ricadute in una maggiore comprensione dei meccanismi di formazione di inquinanti gassosi e particellari indispensabili per la definizione delle condizioni di processo ottimali e la messa a punto di sistemi di rilevazione e di abbattimento sempre più spinto di nuove specie di inquinanti.

Processi e tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione a basso impatto ambientale

Temi

Tematiche di ricerca:

Ottimizzazione e sviluppo di tecnologie di combustione,ossidazione e gassificazione ad alto rendimento energetico e basso impatto ambientale di combustibili fossili: carbone, petrolio e suoi derivati; in termini di flessibilità, tipologia di combustibile e della particolare tecnologia di trattamento termico.

Stato dell'arte:

Il contesto è quello del Dipartimento Energia e Trasporti, in particolare il Progetto Generazione pulita di energia da combustibili fossili. L’attività è finalizzata al continuo aggiornamento, in un’ottica di eco- compatibilità, delle tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione esistenti e messa a punto di tecnologie alternative/innovative dirette verso processi di termoconversione più efficienti e compatibili con le sempre più stringenti esigenze di un basso impatto ambientale.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Azioni

Attività in corso:

Messa a punto di nuove soluzione tecnologiche o accorgimenti in grado di ottimizzare le prestazioni di sistemi di trattamento termico di combustibili fossili. - Studio dei processi e definizione di tecnologie innovative di combustione, ossidazione e gassificazione. - Studio dei problemi di sicurezza connessi ai processi di interesse industriale e dei rischi derivati dall'uso di combustibili.

Azioni da svolgere e punti critici:

Certezza e continuità dei finanziamenti, possibilità di assunzione di personale.

Collaborazioni e committenti:

Dipartimento di ingegneria Chimica dell'Università di Napoli Federico II, Politecnici di Milano e di Torino,Università di Udine, CNRS-LCSR, ALSTOM, Ansaldo Ricerche, Avio Group, Ansaldo Energia, ENEA, CESI, RIELLO, WORGAS, SNAMPROGETTI

Finalità

Obiettivi:

Obiettivo generale è lo sviluppo eco-compatibile di tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione di combustibili fossili solidi, liquidi e gassosi. Le competenze riguardano sia le tecnologie di processo necessarie per l’implementazione di sistemi innovativi o per la riqualificazione di impianti preesistenti,sia la messa a punto di modelli numerici per l’analisi delle problematiche che caratterizzano i sistemi di combustione con particolare attenzione al loro comportamento dinamico.

Risultati attesi nell'anno:

Sviluppo di tecnologie ad alto rendimento e basso impatto ambientale in termini di flessibilità, tipologia di combustibile e della particolare tecnologia di combustione, ossidazione e gassificazione. - Messa a punto di sistemi catalitici innovativi operanti ad alta temperatura e pressione. - Sviluppo di nuove soluzioni reattoristiche per processi di combustione catalitica. - Realizzazione di impianti sperimentali operanti in condizioni diluite o super diluite con alto preriscaldamento dei reagenti. Potenziale impiego Centrali termoelettriche, centrali termiche. L’attività di ricerca si sviluppa per rispondere alla sempre crescente richiesta di una energia che risulti sostenibile. In tale ambito trova diretta ricaduta nello sviluppo di sistemi complessi in cui le tecnologie di approvvigionamento di risorse primarie si collegano con quelle di trasformazione e utilizzo assicurando da una lato la copertura delle necessità energetiche dall’altro la disponibilità di tecnologie più efficienti e a basso impatto ambientale sia con riferimento alle emissioni di particolato fine sia alle emissioni dei “gas-serra”.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Preconsuntivo 2005 Valorizzazione energetica di biomasse e rifiuti

Aggiornamento commento sui punti critici

Le interazioni con gli altri Istituti afferenti al Dipartimento e coinvolti nel progetto non hanno avuto l’auspicato sviluppo anche in considerazione del protrarsi della procedura di attivazione dei Dipartimenti. Una ulteriore situazione critica riguarda il mancato espletamento dell’azione di reclutamento di nuove unità di personale

Collaborazioni

Nel 2005 oltre alle collaborazioni previste con i Dipartimenti di Ingegneria Chimica,Chimica Organica e Biochimica e Chimica Biologica dell’ Università di Napoli Federico II, Istituto Scientifico Breda S.p.A., ENEL, CTM, Chalmers University of Technology (Svezia), Technical University of Hamburg (Germania), INETI (Portogallo) nel corso dell’anno si sono attivate nuove collaborazioni tra cui si citano quelle con il Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università Roma III ed il Dipartimento di Energia dell’Università del Sannio.

Commento su eventuali scostamenti

Gli scostamenti che l’attività svolta nell’ambito della commessa ha avuto hanno riguardato una contrazione delle attività rivolte alla caratterizzazione del processo di combustione di tabacchi di differente origine a seguito di una riduzione delle attività di collaborazione con l’Ente Tabacchi in seguito alla sua acquisizione da parte di BAT. Dall’altro canto nel 2005 si è concretizzata una proposte di ricerca formulata nell’ambito del Centro di Competenza sulle Nuove Tecnologie della Regione Campania per lo sviluppo di un sistema di Energia Distribuita che ha previsto una fase di indagine tecnica/economica per l’acquisto della strumentazione prevista dalla proposta di ricerca.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati sono stati sostanzialmente quelli attesi. Con riferimento allo studio e messa a punto di impianti di produzione di energia destinati ad utenze limitate e che possano produrre, in base alle specifiche esigenze, energia termica ed elettrica dalla combustione di fonti rinnovabili e/o dalla termovalorizzazione di scarti di processo, è stato ottimizzato un prototipo di termocamino alimentato a legna ad alta efficienza da 18kW termici e si è sviluppato un sistema innovativo per emulsionare olii vegetali e acqua o bioetanolo da alimentare ad un bruciatore a basso NOx da 100kW. Si sono inoltre caratterizzate le condizioni di combustione in letto fluidizzato di sansa vergine ed esausta e gusci di pinoli, sviluppando una tecnica in grado di predire eventuali condizioni di cattivo funzionamento dell’impianto in seguito al verificarsi di condizioni di agglomerazione del letto. Dal punto di vista teorico si è sviluppato un modello numerico di termocamino che è stato validato sulla scorta dei risultati sperimentali ottenuti con il prototipo messo a punto. Processi catalitici per la conversione di idrocarburi in H2 e sua combustione

Aggiornamento commento sui punti critici

Le interazioni con gli altri Istituti afferenti al Dipartimento e coinvolti nel progetto non hanno avuto l’auspicato sviluppo anche in considerazione del protrarsi della procedura di attivazione dei Dipartimenti.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Collaborazioni

Non ci sono state variazioni di rilievo rispetto a quelle previste

Commento su eventuali scostamenti

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati conseguiti sono stati in linea con quelli attesi. Sviluppo di sistemi catalitici strutturati per processi di reforming ossidativo. - Formulazione, preparazione e caratterizzazione di catalizzatori bifunzionali attraverso l’accoppiamento sinergico di una fase attiva a base di ossidi misti e piccole quantità di rodio. - Studio delle prestazioni in processi di conversione del metano in gas di sintesi: ossidazione parziale e reforming autotermico. Valutazione della efficacia di processi catalitici a letto fluidizzato per la produzione di idrogeno puro. - Realizzazione di un reattore a letto fluido bollente alimentata a gas metano per la produzione di idrogeno con processo di pirolisi catalitica. Sviluppo di catalizzatori per la purificazione di correnti di idrogeno. - Formulazione, preparazione e caratterizzazione di catalizzatori a base di CuO supportato su ceria (o ceria-zirconia). - Test di attività catalitica nella reazione di ossidazione preferenziale di CO in correnti ricche di idrogeno. Processi e tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione a basso impatto ambientale

Aggiornamento commento sui punti critici

Le interazioni con gli altri Istituti afferenti al Dipartimento e coinvolti nel progetto non hanno avuto l’auspicato sviluppo anche in considerazione del protrarsi della procedura di attivazione dei Dipartimenti. Una ulteriore situazione critica riguarda il mancato espletamento dell’azione di reclutamento di nuove unità di personale che da un lato bilancino la riduzione di personale per raggiunti limiti di età dall’altro integri personale che a vario titolo collabora in forme precarie nello sviluppo delle attività di ricerca.

Collaborazioni

Nel 2005 oltre alle collaborazioni previste con Dipartimento di ingegneria Chimica dell'Università di Napoli Federico II, Politecnici di Milano e di Torino, Università di Udine, CNRS-LCSR, ALSTOM, Ansaldo Ricerche, Avio Group, Ansaldo Energia, ENEA, CESI, RIELLO, WORGAS, SNAMPROGETT nel corso dell’anno si sono attivate nuove collaborazioni tra cui si citano quelle con Department of Fuels and Energy della University of Utah (USA), Technical University of Munich (D) , Delft University of Technology (NL), Aabo Akademi University (FL), Instytut Energetyki (PL) , University of Stuttgart (D), e alcune indistrie nazionali tra cui DSM Capua srl, Ledorex srl, Teofran, Sviluppo Tecnologie per l’Industrie e In.Ex. srl.

Commento su eventuali scostamenti

Gli scostamenti che l’attività svolta nell’ambito della commessa ha avuto hanno riguardato solo una focalizzazione più o meno spinta degli obiettivi ipotizzati inizialmente e non una variazione degli obiettivi stessi. Questo è stato legato in larga massima da un lato ai ritardi nell’attivazione di un progetto di ricerca a carattere nazionale del Miur e ad una parziale rivisitazione, in termini di un incremento delle attività e del relativo finanziamento, degli obiettivi di un programma PON " Ricerca Scientifica, Sviluppo Tecnologico, Alta Formazione" 2000-2006 rivolto allo sviluppo di un sistema innovativo per la produzione di ceneri di qualità, dall’altro al concretizzarsi di proposte di ricerca non considerate inizialmente in quanto ritenute difficilmente concretizzabili. In particolare questo è stato il caso di un finanziamento della Regione Campania relativo allo studio di tecniche a microonde

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

per la preparazione e l’attivazione di sistemi catalitici, e di vari contratti attivi per la caratterizzazione delle proprietà di esplosività di polveri combustibili.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati sono stati sostanzialmente quelli attesi. Con riferimento allo sviluppo di tecnologie ad alto rendimento e basso impatto ambientale sono stati realizzati un unità a letto fluido vibrato acusticamente a sezione tronconica (40-100mmID) per una contemporanea riduzione di incombusti e separazione granulometrica di ceneri di origine termoelettrica e un prototipo di un prevaporizzatore premiscelato di kerosene da 150 kW a basso NOx. Si è inoltre modificato l’impianto a letto fluido in scala pilota (370mmID) sostituendo il sistema di distribuzione del gas di fluidizzazione con uno di caratteristiche geometriche innovative per aumentare il grado di circolazione/movimentazione del solido del letto e si è sviluppato uno studio di ottimizzazione di sistemi di premiscelamento di spray liquidi in aria ad alta pressione e temperatura per la combustione magra premiscelata: caratterizzazione del processo di atomizzazione e premiscelamento del combustibile in alimentazione, analisi del comportamento dinamico del getto liquido, sviluppo di codici numerici. Sono stati inoltre implementati codici numerici per lo Scale-up di esplosioni in apparecchiature ventate e convogliate. Caratterizzazione dei meccanismi di formazione ed analisi degli inquinanti

Aggiornamento commento sui punti critici

Le interazioni con gli altri Istituti afferenti al Dipartimento e coinvolti nel progetto non hanno avuto l’auspicato sviluppo anche in considerazione del protrarsi della procedura di attivazione dei Dipartimenti.

Collaborazioni

Oltre alle collaborazioni previste con il DIC, Dipartimento Ingegneria dei Materiali, Dipartimento di Scienze Fisiche dell’Università di Napoli, il Politecnico di Milano, il DLR di Stoccarda, l’Imperial College di Londra e l’Università dell’Illinois sono state intraprese nuove collaborazioni con il Dipartimento di Chimica e il Dipartimento di Fisica dell’Università di Napoli e con l’INFN e l’INFM di Napoli.

Commento su eventuali scostamenti

E’ ancora in corso di sviluppo la determinazione del particolato nel campo dimensionale tra 100 e 20 nm mediante Size Exclusion Chromatography. La determinazione della struttura aromatica del particolato e delle dimensioni mediante spettroscopia uv-visibile e fluorescenza è in corso di sviluppo.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

Messa a punto dell’analisi del particolato con tecniche di Dynamic Light Scattering (DLS) e Size Exclusion Chromatography (SEC) per la frazione submicronica (100-20nm). Il particolato 100-20nm è stato misurato con tecniche di Microscopia (TEM, Transmission Electron Microscopy). In questo campo dimensionale è risultata inefficace la tecnica di DLS per la fluorescenza del particolato. Messa a punto di tecniche SEC e di fluorescenza Time Resolved Fluorescence Anysotropy (TRFA) per la determinazione del particolato 1-10nm. La Spettrometria di massa su solidi (Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry, LD-MS) risolve le specie nel campo di 200-3000u corrispondente a 1-3nm. E’ stato progettato e realizzato un sistema avanzato di spettrometria di massa on-line Time of Flight (TOF-MS) per il particolato nanometrico che sarà testato nel prossimo anno. E’ stato acquisito e messo a punto un sistema di analisi ICP-MS della composizione inorganica del particolato. Lo

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

studio sperimentale e di modellazione dell’ossidazione di combustibili gassosa ha riguardato principalmente la caratterizzazione dell’ossidazione del metano in presenza di diluizione(superiore all’85%)con azoto e vapor d'acqua.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2006:

Valorizzazione energetica di biomasse e rifiuti

Dati generali Progetto: Generazione distribuita di energia Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto di ricerche sulla combustione Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: FEDERICO BERETTA Elenco dei partecipanti liv. Allouis Christophe III Beretta Federico I Cacciapuoti Ugo VII Cammarota Antonio IV Cante Antonio VI Chirone Riccardo I Ciajolo Anna I D'Antonio Anna VIII De Martino Luigi IV Della Corte Vittorio VIII

liv.Di Muro Nicola III Di Paolo Antonio IV Esposito Carmela VII Imparato Marco VI Liccardi Ciro IV Maistrini Francesco IX Marra Francesco Saverio III Napoletano Cinzia VII Panetta Antonio VI

liv.Panetta Maurizio VIIIPasquariello Francesco IV Ragucci Raffaele II Russo Sabato IV Scala Fabrizio III Scognamiglio Vincenzo VI Senneca Osvalda III Vito Gennaro V Zucchini Clelia IV

Temi

Tematiche di ricerca Studio sperimentale e numerico di sistemi di generazione di energia elettrica e/o termica che utilizzano fonti energetiche alternative e rinnovabili quali gli oli vegetali, il legno ed i suoi scarti di lavorazione, i materiali di risulta da cicli di produzione e dai rifiuti civili o industriali. Progettazione ed ottimizzazione di impianti sperimentali e pilota.

Stato dell'arte Il contesto è quello del Dipartimento Energia e Trasporti, in particolare il Progetto Generazione distribuita di energia. E’ molto sentita l’esigenza di poter disporre di impianti di produzione di energia destinati ad utenze limitate e che possano produrre, in base alle specifiche esigenze, energia termica e/o elettrica. Sistemi di generazione distribuita di energia rappresentano un efficiente mezzo di termovalorizzazione di biomasse e materiali di scarto ed aiutano a rispettare i parametri di Kyoto.

Azioni

Attività da svolgere Studio e messa a punto di impianti di produzione di energia destinati ad utenze limitate e che possano produrre, in base alle specifiche esigenze, energia termica ed elettrica dalla combustione di fonti rinnovabili e/o dalla termovalorizzazione di scarti di processo, con il doppio beneficio della distruzione di una potenziale sorgente di inquinamento e di un incremento della redditività del sistema globale.

Punti critici e azioni da svolgere Difficoltà nel reperire la tecnologia policombustibile aggiornata a scopo di ricerca, scetticismo delle imprese estere alla concessione di licenza per lo studio e le modifiche di tale tecnologia

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Le competenze riguardano lo studio di sistemi puliti di produzione di energia di piccola e media potenzialità. Sono stati studiati, in particolare, sistemi di combustione e pirolisi ad alta efficienza e limitato impatto ambientale che possono essere alimentati con oli vegetali, con legna, residui della lavorazione del legno, residui legnosi della produzione agricola e rifiuti civili ed industriali. In particolare sono stati progettati e realizzazati impianti dalla scala da laboratorio fino alla scala pre-pilota per la cui diagnostica sono state impiegati sofisticate strumentazioni ottiche e chimiche di avanguardia ed applicati strumenti di calcolo sempre più potenti e sofisticati. Tra le tecnologie allo studio si citano: sistemi di preparazione ed atomizzazione di emulsioni di oli vegetali, combustistori e gassificatori a letto fluido alimentati con residui solidi di varia natura e biomasse, termocamini per produzione di acqua calda.

Collaborazioni (partner e committenti) Dipartimenti di Ingegneria Chimica, Chimica Organica e Biochimica e Chimica Biologica dell' Università di Napoli Federico II, Istituto Scientifico Breda S.p.A., ENEL, CTM, Chalmers University of Technology (Svezia), Technical University of Hamburg (Germania ), INETI (Portogallo), Dipartimento di Ingegneria dell Università del Sannio.

Finalità

Obiettivi L'obiettivo generale è lo sviluppo eco-compatibile di tecnologie di combustione di combustibili non tradizionali quali residui di processi di produzione industriale e/o da biomasse. Le competenze acquisite riguardano le tecnologie di processo necessarie per l'implementazione di sistemi innovativi o per la riqualificazione di impianti preesistenti.

Risultati attesi nell'anno Sviluppo di tecnologie di combustione e gassificazione di biomasse e residui da cicli di produzione. Sviluppo di quadri di riferimento del comportamento di combustibili non convenzionali. Ottimizzazione di processi di conversione di energie alimentati a biomassa

Potenziale impiego - per processi produttivi Termovalorizzatori, sistemi poli-combustibile per la produzione di energia termica ed elettrica

- per risposte a bisogni individuali e collettivi L’attività trova diretta ricaduta nello sviluppo di impianti poli- combustibile di produzione di energia destinati ad utenze limitata e che possano produrre in base alle specifiche esigenze energia termica ed elettrica, rappresentando al tempo stesso un efficiente mezzo di termovalorizzazione di scarti di lavorazione di processi industriali, con il doppio beneficio della distruzione di una potenziale sorgente di inquinamento e di un incremento della redditività del sistema globale.

Moduli

Modulo: Valorizzazione energetica di biomasse e rifiuti Istituto esecutore: Istituto di ricerche sulla combustione Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9331 170 0 21 522 50 220 71 N.D. 643

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

3 8 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 2 2 4 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Processi catalitici per la conversione di idrocarburi in H2 e sua combustione

Dati generali Progetto: Idrogeno: produzione, trasporto, distribuzione e utilizzo Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto di ricerche sulla combustione Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: RAFFAELE PIRONE Elenco dei partecipanti liv. Bencivenga Tammaro V Bizzarro Andrea VI Cacciapuoti Ugo VII Cimino Stefano III D'Antonio Anna VIII De Joannon Mariarosaria III De Martino Luigi IV Di Benedetto Almerinda III Di Muro Nicola III

liv.Di Paolo Antonio IV Esposito Carmela VII Imparato Marco VI Liccardi Ciro IV Lisi Luciana II Maistrini Francesco IX Marra Francesco Saverio III Napoletano Cinzia VII Panetta Antonio VI

liv.Panetta Maurizio VIIIPasquariello Francesco IV Pirone Raffaele II Ragucci Raffaele II Ruoppolo Giovanna III Salzano Ernesto III Scognamiglio Vincenzo VI Stanzione Vitale VI Vito Gennaro V

Temi

Tematiche di ricerca L'attività riguarda: -) studio e messa a punto di sistemi catalitici strutturati (monoliti a nido d'ape, schiume) per processi di reforming ossidativo di idrocarburi leggeri; -) studio di processi catalitici a

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

letto fluidizzato per la decomposizione di metano in idrogeno; -) sviluppo e caratterizzazione di catalizzatori per la purificazione di correnti di idrogeno mediante abbattimento selettivo di CO; -) messa a punto di sistemi catalitici per la combustione di miscele idrogeno-metano a temperature relativamente elevate (ca. 1000°C) per lo sviluppo di microcombustori idonei alla generazione diretta di energia elettrica; -) studio dell’effetto dell’aggiunta di idrogeno nei processi di ossidazione di miscele povere in reattori a perfetta miscelazione; -) sviluppo di modelli matematici per la simulazione, in campi di moto laminare e turbolento, di fiamme metano-idrogeno e per la definizione delle caratteristiche di esplosività di miscele CH4-H2-aria.

Stato dell'arte Il contesto è quello del Dipartimento Energia e Trasporti, in particolare il Progetto H2. L'attività è rivolta allo sviluppo di tecnologie di produzione e combustione tradizionali ed innovative e di tecniche di diagnostica avanzata per il controllo del rendimento e del relativo impatto ambientale di processi di combustione che utilizzano vettori alternativi carbon-free di cui l'idrogeno è il tipico rappresentante. L’attività di ricerca del gruppo interessato da questa commessa è tradizionalmente legata a processi di ossidazione, che rappresentano la base scientifica per la presente attività: -) combustione catalitica di idrocarburi, mediante sviluppo di catalizzatori strutturati per l’ossidazione parziale e totale di metano e idrocarburi leggeri, l’ossidazione preferenziale di CO in correnti ricche di idrogeno e la combustione di miscele H2-CH4. -) combustione “mild” o “flameless”. -) combustione sicura, attraverso impiego di metodi numerici avanzati per investigare i meccanismi di propagazione di fiamme premiscelate, e le condizioni che determinano la transizione dal regime di moto laminare a quello turbolento.

Azioni

Attività da svolgere Saranno preparati e caratterizzati campioni di catalizzatori strutturati, sia in forma di monoliti a nido d'ape, sia di schiume ceramiche a base di perovskiti LaMO3 e quantità modeste di metalli nobili (Rh e Pt) (con M = Mn, Co, o altri metalli di transizione). Tali catalizzatori saranno investigati nella reazione di ossidazione parziale di idrocarburi leggeri (prevalentemente metano). Saranno condotti test di decomposizione catalitica di metano in reattori a letto fluido su catalizzatori a base di ossido di rame supportato su allumina. Saranno condotti studi sulla caratterizzazione delle proprietà redox di sistemi catalitici CuO supportato su ceria di elevato interesse nella reazione di ossidazione preferenziale dei CO in correnti ricche di idrogeno. Saranno messi a punto sistemi catalitici per la combustione di miscele idrogeno-metano per lo sviluppo di microcombustori strutturati. Saranno condotti testi di combustione “mild” in presenza di idrogeno in reattori a fluido-dinamica controllata. Saranno sviluppati modelli matematici e codici numerici per la simulazione di fiamme metano-idrogeno e la definizione delle caratteristiche di esplosività di miscele CH4-H2-aria.

Punti critici e azioni da svolgere

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine L’attività di ricerca del gruppo interessato da questa commessa è tradizionalmente legata a processi di ossidazione, le competenze maturate nelle attività finora condotte sono le seguenti: -) preparazione di catalizzatori strutturati per reazioni di ossidazione parziale e totale; -) messa a punto e studio di reattori di combustione a fluidodinamica controllata (CSTR, PFR); -) messa a punto e gestione di reattori a letto fluido, catalitici e non; -) sviluppo di codici di calcolo per la simulazione di processi di combustione turbolenta in condizioni stazionarie e dinamiche. Il gruppo si avvale di reattori da laboratorio di tipo CSTR e PFR omogeneo, e catalitici a letto fisso di particelle, strutturati o a letto fluido. Gli impianti da laboratorio sono dotati di sistemi di gestione dei gas, sistemi di analisi

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Page 197: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

sofisticati (analizzatori specifici on-line, GC, MS, diagnostica ottica di varia natura) e sistemi di acquisizione dati. Un Cluster con architettura Beowulf, costituito da 6 nodi bi- processori a 2.4 GHz e 1 Server mono-processore con architettura a 32 bit è utilizzato per calcoli in modalità sia seriale che parallela.

Collaborazioni (partner e committenti) Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'Università di Napoli Federico II, Università di Torino, Politecnico di Torino, Institut de Recherches sur la Catalyse-CNRS,Università di Udine, SNAMPROGETTI, ENEL, ENEA,University of Leeds, Department of Fuel & Energy (UK); l’istituto fa parte del Gruppo di Ricerca Europeo “Energetica e Sicurezza dell’Idrogeno” al quale partecipano, oltre al CNR, quattro università italiane, sei laboratori del CNRS e quattro università francesi.

Finalità

Obiettivi Obiettivo generale è lo studio delle tecnologie e processi innovativi per affrontare la transizione e preparare il futuro del "sistema idrogeno". Gli obiettivi specifici riguardano la messa a punto sia di processi di produzione di idrogeno quali quelli di ossidazione parziale catalitica o “autothermal reforming” sia l'utilizzo dell'idrogeno puro o in miscela in processi innovativi. In questo secondo caso, saranno esplorati sia processi catalitici per la generazione di energia, sia processi condotti i fase omogenea, con particolare riferimento all’effetto dell’H2 come combustibile aggiuntivo. Le cinetiche di combustione saranno modellate, allo scopo di consentire una corretta progettazione delle tecnologie innovative e di simulare le condizioni di esplosività della miscela, dopo accurato studio delle proprietà di reattività e di esplosività di miscele idrogeno-aria e idrogeno-metano-aria. Un ulteriore obiettivo specifico riguarda l’utilizzo dell’idrogeno come reagente “ripulente” di effluenti gassosi contenenti specie inquinanti di diversa natura (incombusti, VOC, fuliggine, nanoparticelle).

Risultati attesi nell'anno Sviluppo di sistemi catalitici strutturati (monoliti a nido d'ape, schiume) per processi di reforming ossidativo di combustibili fossili. Valutazione della efficacia di processi catalitici a letto fluidizzato per la produzione di idrogeno puro. Sviluppo di catalizzatori per la purificazione di correnti di idrogeno.

Potenziale impiego - per processi produttivi Le tematiche di ricerca si rivolgono a gran parte delle aree dei processi produttivi che coinvolgono l’idrogeno, sia come prodotto del processo stesso sia come vettore energetico. In particolare lo sviluppo di sistemi catalitici per la produzione di idrogeno così come il loro utilizzo in impianti di laboratorio trova una diretta ricaduta nel settore delle celle a combustibile e nei processi ed impianti per la produzione di gas di sintesi ed idrogeno. Analogamente, lo studio del processo di ossidazione dell’idrogeno e di miscele metano/idrogeno, sia in condizioni tradizionali sia per via catalitica sia in condizioni mild, è di fondamentale importanza per l’utilizzo di questo combustibile nei sistemi di produzione di energia.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi L’attività trova diretta ricaduta nella crescente richiesta nell’utilizzo di vettori energetici intrinsecamente puliti (e l’idrogeno è il primo di questi) prodotti a loro volta con processi “puliti”. In particolare nell’individuazione di sistemi innovativi per la produzione di idrogeno, essenzialmente per via catalitica così come nella messa a punto di sistemi di combustione di idrogeno puro e/o in miscela e nella gestione “sicura” dei suddetti processi.

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Page 198: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Moduli Modulo: Processi catalitici per la conversione di idrocarburi in H2 e sua combustione Istituto esecutore: Istituto di ricerche sulla combustione Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9228 112 0 14 354 20 132 47 N.D. 421

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

2 6 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 1 1 2 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Processi e tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione a basso impatto ambientale

Dati generali Progetto: Generazione pulita di energia da combustibili fossili Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto di ricerche sulla combustione Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: RICCARDO CHIRONE Elenco dei partecipanti liv. Beretta Federico I Bizzarro Andrea VI Cacciapuoti Ugo VII Cammarota Antonio IV Cante Antonio VI Chirone Riccardo I

liv.Di Paolo Antonio IV Esposito Carmela VII Fabiani Fabrizio V Imparato Marco VI Liccardi Ciro IV Lisi Luciana II

liv.Ragucci Raffaele II Russo Sabato IV Salzano Ernesto III Sanchirico Roberto III Scala Fabrizio III Scognamiglio Vincenzo VI

194

Page 199: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Ciajolo Anna I Cimino Stefano III D'Antonio Anna VIII De Joannon Mariarosaria III De Martino Luigi IV Di Benedetto Almerinda III Di Muro Nicola III

Maistrini Francesco IX Marra Francesco Saverio III Napoletano Cinzia VII Panetta Antonio VI Panetta Maurizio VIIIPasquariello Francesco IV Pirone Raffaele II

Senneca Osvalda III Smiglio Vincenzo V Stanzione Vitale VI Tirabasso Giuseppe IV Venitozzi Ciro IV Vito Gennaro V Zucchini Clelia IV

Temi

Tematiche di ricerca Ottimizzazione e sviluppo di tecnologie di combustione,ossidazione e gassificazione ad alto rendimento energetico e basso impatto ambientale di combustibili fossili: carbone, petrolio e suoi derivati; in termini di flessibilità, tipologia di combustibile e della particolare tecnologia di trattamento termico. In particolare tra i processi innovativi di combustione, ossidazione e gassificazione l’attenzione è rivolta alla combustione mild, alla combustione catalitica sia in reattori a letto fisso che a letto fluidizzato, alla combustione e gassificazione in reattori a letto fluido bollente e circolante, alla combustione di spray e alla messa a punto di sistemi catalitici innovativi per l’ abbattimento degli NOx nei gas di scarico. Una ulteriore tematica di ricerca riguarda lo studio dei problemi di sicurezza e dei relativi rischi derivati dall'uso di combustibili. L’interesse è rivolto alla modellazione numerica per la previsione, prevenzione e mitigazione dei rischi chimico- industriali, allo sviluppo di strumenti per la previsione del rischio connesso allo stoccaggio di combustibili e alla caratterizzazione delle proprietà di esplosività di polveri combustibili.

Stato dell'arte Il contesto è quello del Dipartimento Energia e Trasporti, in particolare il Progetto Generazione pulita di energia da combustibili fossili. L'attività è finalizzata al continuo aggiornamento, in un'ottica di eco- compatibilità, delle tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione esistenti e messa a punto di tecnologie alternative/innovative dirette verso processi di termoconversione più efficienti e compatibili con le sempre più stringenti esigenze di un basso impatto ambientale. Ciò può essere soddisfatto attraverso lo sviluppo di sistemi complessi in cui le tecnologie di approvvigionamento di risorse primarie si colleghino con quelle di trasformazione e utilizzo assicurando la copertura delle necessità energetiche e, grazie alla disponibilità di tecnologie innovative, una maggiore efficienza ed un ridotto impatto ambientale.

Azioni

Attività da svolgere Messa a punto di nuove soluzione tecnologiche o accorgimenti in grado di ottimizzare le prestazioni di sistemi di trattamento termico di combustibili fossili in termini di flessibilità, tipologia di combustibile e della particolare tecnologia di trattamento termico. – Con riferimento alle attività di studio dei processi e definizione di tecnologie innovative di combustione, ossidazione e gassificazione, si continueranno a studiare sistemi di combustione mild, di combustione catalitica sia in reattori a letto fisso che a letto fluidizzato, i combustori e gassificatori a letto fluido bollente e circolante, i sistemi di combustione di spray e i sistemi catalitici innovativi per l’ abbattimento degli NOx nei gas di scarico. Una ulteriore attività di ricerca sarà rivolta allo studio dei problemi di sicurezza e dei relativi rischi derivati dall'uso di combustibili e comporterà sia attività di modellazione numerica per la previsione, prevenzione e mitigazione dei rischi chimico- industriali sia lo sviluppo di strumenti sempre più affidabili per la previsione del rischio connesso allo stoccaggio ed uso di materiali combustibili o termicamente instabili.

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Page 200: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Punti critici e azioni da svolgere Un punto critico per lo sviluppo delle attività riguarda, come nel 2005, il mancato espletamento dell’azione di reclutamento di nuove unità di personale che da un lato bilancino la riduzione di personale per raggiunti limiti di età che specie con riferimento al 2006 risulta importante dall’altro integri personale che a vario titolo collabora in forme precarie nello sviluppo delle attività di ricerca. Un ulteriore criticità deriva da possibili ulteriori ritardi nell’effettiva erogazione di finanziamenti esterni che sebbene assegnati non sono stati di fatto ancora erogati.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Le competenze riguardano lo sviluppo di sistemi puliti di produzione di energia. In particolare la progettazione e realizzazione di impianti dalla scala da laboratorio fino alla scala pre-pilota, l’utilizzo di sofisticate strumentazioni di diagnostica ottica e chimica di avanguardia, l’applicazione di strumenti di calcolo sempre più potenti e sofisticati. Tra le tecnologie allo studio si citano: i sistemi di atomizzazione di liquidi; la combustione mild, la combustione ad alta pressione, i combustori e gassificatori a letto fluido tradizionali, vibrati acusticamente e a circolazione interna, le metodologie di preparazione di sistemi catalitici in polvere e strutturati (monoliti a nido d'ape, schiume), le tecnologie di abbattimento di inquinanti in situ e/o con sistemi catalitici. I materiali sono caratterizzati in termini di composizione e caratteristiche microstrutturale tramite analizzatori on line, sistemi termogravimentrici, analisi granulometrica, porosimetria, XRD, TPD, microscopia elettronica. Strumenti di simulazione numerica sono utilizzati per prevedere il comportamento di miscele gassose infiammabili e l’evoluzione di fenomeni esplosivi.

Collaborazioni (partner e committenti) Dipartimento di ingegneria Chimica dell'Università di Napoli Federico II, Politecnici di Milano e di Torino,Università di Udine, CNRS-LCSR, ALSTOM, Ansaldo Ricerche, Avio Group, Ansaldo Energia, ENEA, CESI, RIELLO, WORGAS, SNAMPROGETTI,Department of Fulet & energy University of Leeds (UK)

Finalità

Obiettivi Obiettivo generale è lo sviluppo eco-compatibile di tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione di combustibili fossili solidi, liquidi e gassosi. Le competenze riguardano sia le tecnologie di processo necessarie per l'implementazione di sistemi innovativi o per la riqualificazione di impianti preesistenti,sia la messa a punto di modelli numerici per l'analisi delle problematiche che caratterizzano i sistemi di combustione con particolare attenzione al loro comportamento dinamico.

Risultati attesi nell'anno - Sviluppo di tecnologie ad alto rendimento e basso impatto ambientale in termini di flessibilità, tipologia di combustibile e della particolare tecnologia di combustione, ossidazione e gassificazione. - Messa a punto di sistemi catalitici innovativi operanti ad alta temperatura e pressione. - Sviluppo di nuove soluzioni reattoristiche per processi di combustione catalitica. - Realizzazione di impianti sperimentali operanti in condizioni diluite o super diluite con alto preriscaldamento dei reagenti. - Sviluppo di modelli matematici per la valutazione della violenza dell’esplosione durante una deflagrazione ventata per diversi combustibili

Potenziale impiego - per processi produttivi La commessa trova potenziale impiego in differenti processi produttivi tra cui si citano: centrali termoelettriche, centrali termiche.

196

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

- per risposte a bisogni individuali e collettivi L’attività di ricerca si sviluppa per rispondere alla sempre crescente richiesta di una energia che risulti sostenibile. In tale ambito trova diretta ricaduta nello sviluppo di sistemi complessi in cui le tecnologie di approvvigionamento di risorse primarie si collegano con quelle di trasformazione e utilizzo assicurando da una lato la copertura delle necessità energetiche dall’altro la disponibilità di tecnologie più efficienti e a basso impatto ambientale sia con riferimento alle emissioni di particolato fine sia alle emissioni dei “gas-serra”.

Moduli

Modulo: Processi e tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione a basso impatto ambientale

Istituto esecutore: Istituto di ricerche sulla combustione Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9716 345 557 62 1680 90 992 193 N.D. 1963

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

6 17 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 3 2 5 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Caratterizzazione dei meccanismi di formazione ed analisi degli inquinanti

Dati generali Progetto: Generazione pulita di energia da combustibili fossili Tipologia di ricerca: Progetti di sviluppo competenze Istituto esecutore: Istituto di ricerche sulla combustione Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: ANNA CIAJOLO

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Page 202: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei partecipanti liv. Apicella Barbara III Barbella Rosalba IV Beretta Federico I Bizzarro Andrea VI Cacciapuoti Ugo VII Cammarota Antonio IV Cante Antonio VI Chirone Riccardo I Ciajolo Anna I D'Antonio Anna VIII De Joannon Mariarosaria III

liv.De Martino Luigi IV Della Corte Vittorio VIIIDi Muro Nicola III Di Paolo Antonio IV Esposito Carmela VII Imparato Marco VI Liccardi Ciro IV Maistrini Francesco IX Minutolo Patrizia III Napoletano Cinzia VII Panetta Antonio VI

liv.Panetta Maurizio VIIIPasquariello Francesco IV Ragucci Raffaele II Russo Sabato IV Scognamiglio Vincenzo VI Senneca Osvalda III Stanzione Vitale VI Tregrossi Antonio V Vito Gennaro V Zucchini Clelia IV

Temi

Tematiche di ricerca La domanda di ricerca da parte dei produttori di combustibili e di energia nonché degli enti preposti alla protezione dell’ambiente, deriva dal problema del risparmio energetico e della riduzione dell’impatto ambientale dai sistemi di combustione utilizzati in impianti industriali e in sistemi per la produzione di energia, calore, ecc. e concerne lo studio dei meccanismi di ossidazione e pirolisi di combustibili fossili liquidi e gassosi e della conseguente formazione ed emissione di inquinanti. La conoscenza dei meccanismi permette di individuare e controllare i parametri che determinano l’efficienza di combustione e l’ impatto ambientale in relazione alla qualità del combustibile e al sistema di combustione. L’attività di ricerca prevede: i) a livello fondamentale lo studio sperimentale dei meccanismi di ossidazione e pirolisi di combustibili gassosi e liquidi in condizioni di combustione controllate in parallelo con lo sviluppo di diagnostiche avanzate per la rilevazione sia di inquinanti convenzionali che di quelli non ancora inclusi in normativa; ii) a livello applicativo l’estensione dello studio a sistemi pratici di combustione tradizionali e innovativi.

Stato dell'arte La necessità di un sempre maggiore risparmio energetico e della riduzione dell’impatto ambientale hanno certamente dato impulso ai settori di ricerca dedicati all’innovazione delle tecnologie di combustione e al miglioramento della qualità dei combustibili fossili. Ciononostante il problema della combustione pulita ed efficiente resta un’importante tematica di ricerca anche in considerazione dello sviluppo di tecniche così sofisticate da rilevare la presenza di inquinanti non convenzionali soprattutto nel campo dei particolati ultrafini i cui effetti sull’ambiente e sulla salute non sono noti. Dal punto di vista cognitivo resta ancora sconosciuto il complesso meccanismo di formazione del particolato carbonioso in combustione sul quale convergono gli sforzi di ricerca sperimentale di base del settore che richiedono l’ulteriore sviluppo di un serbatoio di competenze tecniche e scientifiche. Le lacune di conoscenza dei meccanismi di formazione degli inquinanti in relazione alle reazioni di ossidazione e pirolisi che il combustibile subisce impediscono un perfetto controllo “a monte” del processo per l’aumento dell’efficienza e la diminuzione delle emissioni.

Azioni

Attività da svolgere L'attività in corso riguarda lo studio sperimentale e di modellazione delle cinetiche di ossidazione e pirolisi di idrocarburi e lo sviluppo di tecniche di diagnostica avanzate ottiche e chimiche atte alla rilevazione di inquinanti sotto forma di gas, aerosol e vapori all'interno e allo scarico dei sistemi di combustione. Tecniche diagnostiche specifiche per la caratterizzazione del particolatoi fine ed ultrafine in termini di dimensioni e di composizione saranno ulteriormente sviluppate.

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Page 203: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

L’applicazione sistematica di tali diagnostiche a sistemi di combustione controllati sarà effettuata per individuare i meccanismi di formazione degli inquinanti e i parametri che li controllano.

Punti critici e azioni da svolgere Acquisizione di risorse umane e adeguamento delle attrezzature diagnostiche per sperimentazioni avanzate. Estensione delle competenze acquisite ai sistemi di combustione pratici che utilizzano combustibili complessi.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Le competenze riguardano i) le proprietà strutturali chimiche e spettroscopiche di combustibili e prodotti di combustione in fase gas e in forma di aerosol;ii) i meccanismi di ossidazione e pirolisi di materiali combustibili gassosi, liquidi e solidi iv) meccanismi di formazione di inquinanti gassosi e particellari (IPA, PM10, particolati ultrafini). Le tecniche di indagine sono relative al settore più avanzato dell’analisi chimica e strumentale (gascromatografia, spettrometria di massa, cromatografia liquida, spettroscopia uv-visibile, spettroscopia infrarosso, fluorescenza, microscopia elettronica ad alta risoluzione, ecc.) e al settore delle tecniche ottiche laser.

Collaborazioni (partner e committenti) Dipartimento di Ingegneria Chimica, Dipartimento di Chimica, e Dipartimento di Fisica dell'Università Federico II di Napoli, Politecnico di Milano;DLR Stuttgart, Imperial College, University of Illinois

Finalità

Obiettivi Individuazione dei meccanismi di formazione di specie inquinanti e messa a punto di metodologie diagnostiche di analisi dell'efficienza dei processi e del relativo impatto ambientale. Sviluppo di competenze su: -Proprietà chimiche e spettroscopiche di combustibili e prodotti di combustione inquinanti. -Tecniche di campionamento e analisi chimica strumentale e spettroscopica. -Meccanismi di ossidazione e pirolisi di materiali combustibili. -Meccanismi di formazione di inquinanti gassosi e particellari (IPA,PM10, ecc.)

Risultati attesi nell'anno Individuazione dell’effetto della qualità del combustibile e delle condizioni di alimentazione sul meccanismo di formazione di IPA e particolato in combustione con l’estensione della metodologia di rilevazione del particolato nel campo dimensionale ultrafine critico per l’effetto sulla salute e sulla qualità dell’aria.

Potenziale impiego - per processi produttivi - Definizione delle condizioni di processo ottimali per processi produttivi di energia sostenibile quali centrali termoelettriche, centrali termiche, termovalorizzatori. -Controllo ambientale di sistemi produttivi di energia e calore con la messa a punto di sistemi di campionamento e rilevazione di inquinanti non convenzionali.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi L’attività di ricerca che si sviluppa nell’ambito di una sempre crescente richiesta di energia che risulti sostenibile, trova dirette ricadute in una maggiore comprensione dei meccanismi di formazione di inquinanti gassosi e particellari indispensabili per la definizione delle condizioni di processo ottimali e la messa a punto di sistemi di rilevazione e di abbattimento sempre più spinto di nuove specie di inquinanti.

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Page 204: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Moduli

Modulo: Caratterizzazione dei meccanismi di formazione ed analisi degli inquinanti Istituto esecutore: Istituto di ricerche sulla combustione Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9522 205 0 27 754 0 205 98 N.D. 852

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

4 12 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 2 1 3 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

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Page 205: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Proposte di attività di ricerca spontanea a tema libero presentate

ALMERINDA DI BENEDETTO Studio modellistico della combustione turbolenta di miscele idrogeno-idrocarburi con calcolatori paralleli

ANNA CIAJOLO Particolati fini ed ultrafini da combustione: caratteristiche e meccanismi

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Page 206: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Scheda di autovalutazione (attività 2005) Elementi di autovalutazione Il contesto di riferimento nell’ambito del quale sono state organizzate e finalizzate le attività di ricerca dell’Istituto si individua nell’area produzione ed uso sostenibile di Energia e in generale è rivolta ad incentivare e promuovere lo sviluppo di nuove tecnologie abilitanti e strategiche. Più specificamente l’attività è focalizzata al continuo aggiornamento, in un’ottica di eco-compatibilità, delle tecnologie di combustione esistenti e alla messa a punto di tecnologie alternative ed innovative dirette verso l’ottenimento di processi di combustione più efficienti e che siano compatibili con le sempre più stringenti esigenze di un basso impatto ambientale dei processi di produzione di energia. Le attività dell’IRC sono state integrate in tre progetti del Dipartimento Energia e Trasporti. Il Primo, relativo alla generazione pulita di energia da combustibili fossili quali il carbone, gas naturale e petrolio. Il carbone è, a lungo termine, sicuramente quello che può giocare un ruolo fondamentale a seguito del progressivo esaurimento di gas e petrolio. Questi ultimi tuttavia sono quelli di maggiore attuale utilizzo e su cui si punta maggiormente nei prossimi anni, Sia per quel che riguarda il carbone che per i combustibili idrocarburici liquidi e gassosi, l’attività dell’ istituto è rivolta al superamento di quelli che sono gli attuali livelli di rendimento, relativamente bassi, l’elevato rilascio di gas ad effetto serra e le emissioni a pesante impatto ambientale quali le polveri fini ed ultrafini e le emissioni di SOx, NOx e idrocarburi volatili. Ciò ha comportato lo sviluppo in parallelo di tecnologie di combustione tradizionali ed innovative, di tecniche di diagnostica avanzata per il controllo del rendimento e del relativo impatto ambientale e di strumenti di simulazione sempre più spinti ed efficaci. Un secondo progetto riguarda la produzione Distribuita di Energia e risponde all’esigenza di poter disporre di impianti di produzione di energia termica ed elettrica per utenze limitate con l’ulteriore vantaggio di rappresentare un efficiente mezzo di termovalorizzazione di materiali di scarto. L’attività dell’IRC è stata rivolta alla messa a punto di processi e tecnologie di combustione policombustibile che siano in grado di trasformare efficientemente e con un livello di emissioni tollerabile sia combustibili gassosi che liquidi che solidi. Il terzo progetto riguarda la produzione ed uso di Idrogeno. L’attività dell’IRC è stata rivolta allo sviluppo di sistemi innovativi di produzione di correnti di idrogeno pure, allo studio di processi di conversione del metano in gas di sintesi e alla purificazione di correnti di idrogeno. Le attività dell’Istituto di Ricerche sulla Combustione sono state organizzate in quattro Commesse afferenti a tre Progetti del Dipartimento Energia e Trasporti e una Commessa di Ricerca Spontanea a Tema Libero denominata “Ricerca a tema libero su Processi di Combustione di gas, liquidi e solidi”: Progetto: “Generazione pulita di energia da combustibili fossili” - Processi e tecnologie di combustione, ossidazione e gassificazione a basso impatto ambientale - Caratterizzazione dei meccanismi di formazione ed analisi degli inquinanti Progetto: “Generazione distribuita di energia” - Combustibili alternativi: valorizzazione di biomasse e rifiuti Progetto: “Idrogeno: produzione, trasporto, distribuzione e utilizzo” - Produzione ed uso di H2 puro ed in miscele Nell’ambito del Progetto Generazione pulita di energia da combustibili fossili, che mira ad offrire una partecipazione attiva alle ricerche industriali in corso per la riduzione delle emissioni delle centrali termoelettriche con particolare attenzione a quelle alimentate a carbone, l’attività dell’Istituto ha riguardato studi per l’ottimizzazione e sviluppo di tecnologie di combustione,ossidazione e gassificazione ad alto rendimento energetico e basso impatto ambientale di combustibili fossili in termini di flessibilità, tipologia di combustibile e della particolare tecnologia di trattamento termico. In particolare tra i processi innovativi l’attenzione è rivolta alla combustione in condizioni diluite, alla combustione catalitica sia in reattori a letto fisso che a letto fluidizzato, alla combustione e gassificazione in reattori a letto fluido bollente e circolante, alla combustione di spray e alla messa a punto di sistemi catalitici innovativi per l’ abbattimento degli NOx nei gas di scarico, ad una sempre più spinta qualificazione e quantificazione dei prodotti di combustione: inquinanti gassosi e particellari fini ed ultrafini, in relazione alla qualità del combustibile e allo specifico sistema di combustione. Sempre nell’ambito del Progetto, una ulteriore tematica di ricerca ha riguardato lo studio dei problemi di sicurezza e dei relativi rischi derivanti dall'uso di combustibili. L’interesse è stato rivolto alla modellazione numerica per la previsione, prevenzione e mitigazione dei rischi chimico-industriali, allo sviluppo di strumenti per la previsione del rischio connesso allo stoccaggio di combustibili e alla caratterizzazione delle proprietà di esplosività di polveri combustibili. Con riferimento al Progetto Generazione distribuita di energia

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Page 207: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

che nel suo complesso si propone di sviluppare nuove tecnologie che utilizzino combustibili non convenzionali, le attività dell’Istituto hanno riguardato studi per la progettazione ed ottimizzazione di sistemi di generazione di energia elettrica e/o termica che utilizzano fonti energetiche alternative e rinnovabili quali gli oli vegetali, il legno ed i suoi scarti di lavorazione, materiali di risulta da cicli di produzione e combustibili ricavati dai rifiuti. Infine con riferimento al Progetto Idrogeno: produzione, trasporto, distribuzione e utilizzo, che è finalizzato preparare il futuro "sistema idrogeno", le attività dell’Istituto hanno riguardato lo studio e la messa a punto di sistemi catalitici strutturati (monoliti a nido d’ape, schiume) per processi di reforming ossidativo di combustibili fossili, lo studio di processi catalitici a letto fluidizzato per la pirolisi di idrocarburi, la messa a punto di catalizzatori per la purificazione di correnti di idrogeno. Le attività sono state sviluppate con ampia partecipazione del personale strutturato afferente all’Istituto in stretta connessione con realtà esterne sia scientifiche che produttive aggregando risorse finanziarie di diversa provenienza sia pubblica, programmi del MIUR e programmi quadro dell’ Unione Europea, che privata. Numerose sono le collaborazione con Università ed Enti di ricerca tra cui i Dipartimenti di Ingegneria Chimica, Chimica, Chimica Organica e Biochimica, Chimica Biologica e Fisica dell’Università di Napoli “Federico II”, l’INFN di Napoli, i Politecnici di Milano e di Torino, l’Università di Udine, l’Università del Sannio, Department of Fuels and Energy della University of Utah (USA), University of Illinois (USA), Sandia National Laboratories (USA), Technical University of Munich (D) , Abo Akademi University (FL), Instytut Energetyki (PL) , University of Stuttgart (D), l’Imperial College di Londra (GB), Università di Leeds (UK), Chalmers University of Technology (S), INETI (P), Università di Twente (Olanda), il CNRS (Francia), ecc.. e con Agenzie e aziende con finalità settoriali, quali l’ASI (Agenzia Spaziale Italiana), ENEA, ENEL, SNAMPROGETTI, ENI, ETI, AvioGroup, Ansaldo, ecc.. Nel 2005 sono state prodotte circa una trentina di pubblicazioni sottoposte a riviste con Comitato di revisione Internazionale. Il budget dell’IRC nel 2005 è stato di: � 1.769.058 di cui: Contributo CNR: � 740.734 dotazione ordinaria 2005 (75%) � 740.734 Altri finanziamenti � 1.028.324 Contratti con aziende � 259.289 Contributi regionali � 411.636 Commissione Europea � 44.382 MIUR � 284.385 Enea � 28.632 Rispetto alle previsioni di budget globale formulate per il 2005 si rileva uno scostamento trascurabile. Va comunque rilevato che con riferimento alle specifiche voci di spesa il contributo relativo ad “altri finanziamenti” nel 2005 è risultato più cospicuo di quanto previsto mentre con riferimento ai fondi “contributo CNR”, solo il 75% di quello previsto è stato effettivamente assegnato. Inoltre nel corso dell’anno vi sono stati scostamenti tra le entrate previste e quelle effettivamente realizzate che hanno riguardato da un lato forti ritardi nell’assegnazione dei fondi assegnati all’IRC nell’ambito di un progetto di ricerca a carattere nazionale del Miur di circa 200keuro che è stato spostato al 2006, e un ridimensionamento di contributi relativi a contratti attivi. Le variazioni in negativo sono state però più che bilanciate dal concretizzarsi di non previsti finanziamenti sia della Regione Campania sia di contratti di ricerca con Aziende. L’Istituto opera in quattro sedi, di cui due in fitto:presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica della Università degli Studi Federico II di Napoli in cui sono localizzati la maggior parte delle apparecchiature in scala da laboratorio; presso il Dipartimento di Meccanica per L’Energetica della Università degli Studi Federico II di Napoli in cui sono operanti sistemi di combustione di getti liquidi ad alta pressione e bruciatori su scala pilota; presso l’area industriale di proprietà della Napoletana Gas in via Metastasio dove sono ubicati impianti in scala pilota, in particolare un combustore a letto fluidizzato e una apparecchiatura di trattamento fumi (spray-drier); in via Diocleziano dove sono ubicate le risorse di calcolo e l’Amministrazione dell’Istituto. Sebbene ad oggi non sia nota una tempistica è previsto che la sede dell’Istituto sia realizzata nell’area di proprietà del CNR sita a Napoli in via Claudio, area resa disponibile a seguito del trasferimento dell’Istituto Internazionale di Genetica e Biofisica.

Proposta di interventi organizzativi Con riferimento alla proposizione di interventi organizzativi legati allo sviluppo di attività di ricerca che rispondano alla logica di organizzazione delle attività in Dipartimenti, Progetti e Commesse, un aspetto di rilievo dal punto di vista della efficienza riguarda le possibili interazioni con gli altri Istituti afferenti al Dipartimento coinvolti in uno specifico progetto così come possibili sinergie attivabili trasversalmente ai

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Page 208: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Progetti e ai Dipartimenti. Nel corso del 2005 questo aspetto, per quanto concerne una maggiore interazione/integrazione fra Istituti afferenti allo stesso Dipartimento ha ricevuto attenzione grazie all’azione svolta dai Comitati Ordinatori, e ancora di più con la nomina dei Gruppi di Supporto. E’ auspicabile che con l’attivazione dei Dipartimenti vengano attivati gli strumenti per favorire lo sviluppo di attività trasversali fra i vari Dipartimenti valorizzando le competenze dei vari Istituti. Una ulteriore intervento a carattere strutturale deve essere quello del superamento delle criticità relative alle procedure di reclutamento di personale che risulta critico sia perchè attualmente vi è una significativa presenza di personale vicino a condizione di quiescenza sia per integrare personale che a vario titolo collabora significativamente, ma in forme precarie allo sviluppo delle attività di ricerca in corso.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

ISTITUTO DI TECNOLOGIE AVANZATE PER L’ENERGIA “NICOLA GIORDANO” Missione

Sviluppare attività di ricerca che riguardano le tecnologie per applicazioni nel campo dell'energia, finalizzate al raggiungimento di maggiore efficienza e riduzione dell'impatto ambientale dei processi di produzione, trasformazione ed accumulo dell'energia. Direttore: Dott. Ing. Gaetano Cacciola Sede principale: Via Salita S. Lucia sopra Contesse, 5 - 98126 Messina ME Sicilia Superficie immobile: XX mq Sito web dell'Istituto: http://www.itae.cnr.it Risorse umane

Risorse umane ricercatori tecnologi* associati di ricerca tecnici amministrativi totale personale anno

A B C D E=A+B+C+D 2003 15 0 12 3 30 2004 15 0 12 3 30 2005

* Età media dei ricercatori :

Elenco del Personale (dati al 31/12/2005): liv. Antonucci Vincenzo I Cacciola Gaetano I Freni Salvatore I Frusteri Francesco II Passalacqua Enza II Recupero Vincenzo II Restuccia Giovanni II Staiti Pietro II Arico' Antonino Salvatore III Freni Angelo III

liv.Lufrano Francesco III Maggio Gaetano Domenico III Matera Fabio III Pino Lidia III Squadrito Gaetano III Di Leonardo Raffaele V Di Salvo Carmelo V Giorgianni Diego V Mezzapica Aldo V Bottari Maria VI

liv.Brigandi' Antonino VI Creti' Pasquale VI Lagana' Massimo VI Minutoli Maurizio VI Modica Esterina VI Mondello Natale VI Monforte Giuseppe VI Patti Assunta VI Campanella Clara VII Grave' Patrizia VII

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Page 211: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Personale esterno partecipante

Risorse umane che collaborano alla realizzazione delle attività

anno ricercatori associati

operanti al cnr assegnisti di ricerca dottorandi borsisti laureandi totale

2003 3 2 9 4 20 5 2004 3 2 15 3 11 9 2005

ASSEGNISTI

Laura Andaloro Vincenzo Baglio Orazio Barbera Giuseppe Bonura Alessandra Carbone Vitaliano Chiodo

Francesco Cipiti' Giorgio Dispenza Salvatore Donato Marco Ferraro Irene Gatto Giosue' Giacoppo

Daniela La Rosa Massimiliano Lo Faro Antonino Moschetto Rolando Pedicini Fabio Russo Alessio Tiziano Seca

Stefania Siracusano Lorenzo Spadaro Alessandro Stassi Francesco Urbani Salvatore Vasta Antonio S Vita

BORSISTI

Claudia D'Urso Orazio Di Blasi Alessio Sapienza COLLABORATORI PROFESSIONISTI

Agatino Nicita DOTTORANDI

Nicola Briguglio Alessandra Di Blasi Davide Nevoso Ada Sacca'

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Page 212: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse finanziarie

Risorse utilizzate (full cost) attività coperte da fonti

interne attività coperte da fonti

esterne totale

preventivo consuntivo preventivo consuntivo preventivo consuntivo anno

A B C D E F G = F +risorse da

esercizi precedenti 2003 - 2.020 - 1.613 - 3.632 4.070 2004 1.592 1.852 1.468 1.761 3.060 3.613 4.127 2005

valori in migliaia di euro

Risorse gestite direttamente trasferimenti dal centro entrate da terzi totale

nell’esercizio da esercizi precedenti preventivo consuntivo preventivo consuntivo

anno

A B C D E F=B+D+E 2003 - 279 - 1.522 - 1.801 2004 221 354 1.468 1.623 520 2.497 2005

valori in migliaia di euro

Indicatori finanziari anno Fondi Interni

per ricercatore Fondi Totali

per ricercatore Risorse esterne per ricercatore

Fattore di amplificazione

2003 2004 123,5 275,2 151,7 2,229 2005 valori in migliaia di euro

208

Page 213: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prodotti della ricerca

anno Articolo su rivista

Capitolo di libro Libro Brevetto

Risultato di valutazione applicativa

Progetto, composizione,disegno e design

Performance, mostra ed

esposizione

Manufatto ed opera d'arte

2003 16 - 1 - - 3 - - 2004 27 0 0 1 1 0 2 2 2005

Elenco prodotti scientifici indicati dall’Istituto per la valutazione del CIVR

ARTICOLI ISI

Passalacqua E.1, Lufrano F.2, Squadrito G.3, Patti A.4 and Giorgi L.5 Nafion content in the catalyst layer of polymer electrolyte fuel cells: effects on structure and performance ELECTROCHIMICA ACTA

Aristov Yu.I. 1, Restuccia G. 2, Cacciola G. 3, Parmon V.N. 4 A family of new working materials for solid sorption air conditioning systems APPLIED THERMAL ENGINEERING

Restuccia G. 1, Freni A. 2, Maggio G. 3 A zeolite-coated bed for air conditioning adsorption systems: parametric study of heat and mass transfer by dynamic simulation APPLIED THERMAL ENGINEERING

Marletta L. 1, Maggio G. 2, Freni A. 3, Ingrasciotta M. 4, Restuccia G. 5 A non-uniform temperature non-uniform pressure dynamic model of heat and mass transfer in compact adsorbent beds INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER

Staiti P. 1, Minutoli M. 2, Lufrano F. 3 All solid electric double layer capacitors based on Nafion ionomer ELECTROCHIMICA ACTA

Pino L. 1, Recupero V. 2, Beninati S. 3, Shukla A.K. 4, Hedge M.S. 5, Bera P. 6 Catalytic partial-oxidation of methane on a ceria-supported platinum catalyst for application in fuel cell electric vehicles APPLIED CATALYSIS A-GENERAL

Aricò A.S.1, Baglio V.2, Di Blasi A.3, Modica E.4, Antonucci P.L.5 and Antonucci V.6 Analysis of the high-temperature methanol behaviour at carbon-supported Pt-Ru catalysts JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY

Aricò A.S.1, Baglio V.2, Di Blasi A.3, Cretì P.4, Antonucci P.L.5 and Antonucci V.6 Influence of the acid-base characteristics of inorganic fillers on the high temperature performance of composite mebranes in direct methanol fuel cells SOLID STATE IONICS

209

Page 214: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Lufrano F. 1, Staiti P. 2, Minutoli M. 3 Evaluation of nafion based double layer capacitors by electrochemical impedance spectroscopy JOURNAL OF POWER SOURCES

Cavallaro S. 1, Chiodo V. 2, Freni S. 3, Mondello N. 4, Frusteri F. 5 Performance of Rh/Al2O3 catalyst in the steam reforming of ethanol: H2 production for MCFC APPLIED CATALYSIS A-GENERAL

Pino L. 1, Vita A. 2, Cordaro M. 3, Recupero V. 4 and Hegde M.S. 5 A comparative study of Pt/CeO2 catalysts for catalytic partial oxidation of methane to syngas for application in fuel cell electric vehicles APPLIED CATALYSIS A-GENERAL

Cavallaro S. 1, Chiodo V. 2, Vita A. 3, Freni S. 4 Hydrogen production by auto-thermal reforming of ethanol on Rh/Al2O3 catalysts JOURNAL OF POWER SOURCES

Freni S. 1 Rh BASED CATALYSTS FOR INDIRECT INTERNAL REFORMING ETHANOL APPLICATIONS IN MOLTEN CARBONATE FUEL CELLS JOURNAL OF POWER SOURCES

Cacciola G. 1, Antonucci V. 2, Freni S. 3 TECHNOLOGY UP DATE AND NEW STRATEGIES JOURNAL OF POWER SOURCES

LIBRI

Arico A.S.1, Antonucci P.L.2 and Antonucci V.3 Catalysis and Electrocatalysis at Nanoparticle Surfaces Marcel Dekker, New York 2003.

BREVETTI

Parmaliana A. 1, Arena F. 2, Frusteri F. 3, Mezzapica A. 4 Iron Doped Silica Catalyst

A. S. Arico 1, L.R. Gullo 2, D. La Rosa 3, S. Siracusano 4, A. B. Lopes Correira Tavares 5, A. Sin Xicola 6 SOLID OXIDE FUEL CELL

RAPPORTI

Antonucci V., Aricò A.S., Baglio V., Urbani F., Di Blasi A., Modica E., Cretì P., Monforte G. Progetto: 5. Sviluppo di nuovi materiali e tecnologie per la riduzione dell’impatto inquinante ed il consumo energetico di autoveicoli. WP1 – Sviluppo di celle a combustibile per la realizzazione di veicoli elettrici. Rapporto finale

Recupero V., Pino L., Laganà M., Cordaro M., Vita A., Cipitì F.

210

Page 215: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Sviluppo di un’unità di generazione di idrogeno da 2 kW, e di uno stack di celle a combustibile polimeriche da 100 W, per applicazioni nel settore dell’autotrazione. Periodo 01/01/02-19/09/02

Antonucci V., Aricò A.S. , Antonucci P.L., Cretì P., Modica E., Monforte G., Baglio V., Urbani F. , Di Blasi A. Direct methanol fuel cell system for car applications. WP2 – Membrane development; WP3 – Catalysts development and small MEAs assessment; WP4 – Inferface management between membrane and catalysts (electrodes) – MEAs preparation

Passalacqua E., Squadrito G., Gatto I., Moschetto A., Barbera O., Patti A. Sviluppo di un’unità di generazione di idrogeno da 2 kW, e di uno stack di celle a combustibile polimeriche da 100 W, per applicazioni nel settore dell’autotrazione. Periodo 01/01/02-19/09/02.

Spadaro L., Frusteri F. Sviluppo di nuovi catalizzatori superacidi a base di polimeri fluorurati solfonati per la produzione di additivi per benzine riformulate

Gullo L., La Rosa D., Siracusano S., Monforte G., Aricò A.S., Antonucci V. Sviluppo di materiali per celle a combustibile ossido solido

Frusteri F., Spadaro L., Bonura G., Mezzapica A. Attività di caratterizzazione chimico-fisica di reformer a base di Nichel

Aricò A.S., Di Blasi A., Cretì P., Baglio V., Monforte G., Gatto I., Ornelas, Antonucci V. Caratterizzazione di stato solido di componenti per celle a combustibile ad elettrolita polimerico

Passalacqua E., Squadrito G., Moschetto A., Barbera O., Urbani F. Analisi di componenti e sistemi di celle a combustibile ad elettrolita polimerico per applicazioni nell’autotrazione. Attività A – Benchmarking soluzione architetturale celle. Periodo 01/03/2002-30/09/2002

Restuccia G., Freni A., Vasta S., Maggio G., Russo F., Brigandì A. Progetto: 5. Sviluppo di nuovi materiali e tecnologie per la riduzione dell'impatto inquinante ed il consumo energetico di autoveicoli. WP2 - Sviluppo di nuovi climatizzatori ad assorbimento per mezzi di locomozione. Rapporto finale

Antonucci V., Aricò A.S., Baglio V., Urbani F., Di Blasi A., Modica E., Cretì P., Monforte G. Progetto: 5. Sviluppo di nuovi materiali e tecnologie per la riduzione dell’impatto inquinante ed il consumo energetico di autoveicoli. WP1 – Sviluppo di celle a combustibile per la realizzazione di veicoli elettrici. Rapporto annuale 12/2001-12/2002

Recupero V., Pino L., Cordaro M., Laganà M., Vita A., Cipitì F. Consulenza progettazione sistema di CO clean-up

Frusteri F., Bonura G., Restuccia G., Vasta S., Freni A. Impiego di miscele di sali idrati per il condizionamento di Shelter per telecomunicazioni

Antonucci V., Aricò A.S. , Antonucci P.L., Cretì P., Modica E., Monforte G., Baglio V., Urbani F. , Di Blasi A.

211

Page 216: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Direct methanol fuel cell system for car applications. WP2 – Membrane development; WP3 – Catalysts development and small MEAs assessment; WP4 – Inferface management between membrane and catalysts (electrodes) – MEAs preparation.

Passalacqua E., Squadrito G., Barbera O., Gatto I., Giacoppo G., Patti A., Urbani F. Sviluppo di un’unità di generazione d’idrogeno da 2 kW e di uno stack di celle a combustibile polimeriche da 100 W per applicazioni nel settore dell’autotrazione. Periodo 20/9/02-19/9/03

Aricò A.S., Bonfiglio R., Cretì P., Monforte G., Antonucci V. Progettazione stack SOFC con manifold interno operante a temperature intermedie

Aricò A.S., Lo Faro M., Bonfiglio R., Gullo L., La Rosa D., Antonucci V. Materiali metallici impiegati per la fabbricazione di interconnettori in celle a combustibile ad ossidi solidi operanti a temperature intermedie

Aricò A.S., Lo Faro M., Bonfiglio R., Gullo L., La Rosa D., Antonucci V. Sviluppo di formulazioni anodiche per celle SOFC operanti a temperature intermedie

Aricò A.S., Lo Faro M., Bonfiglio R., Gullo L., La Rosa D., Monforte G., Antonucci V. Caratterizzazione di celle singole ed analisi elettrochimica di varie formulazioni anodiche

Passalacqua E., Gatto I., Carbone A., Patti A., Saccà A., Pedicini R. Proton exchange membranes for application in mdium temperature electrochemical devices (PEM-ED). Period 01/04/03 – 31/09/03

Passalacqua E., Gatto I., Carbone A., Saccà A., Pedicini R., Patti A. Materiali elettrolitici e sistemi elettrodici innovativi per celle a combustibile polimeriche. Attività 10: Sviluppo e caratterizzazione in sistemi PEFC e DMFC di elettrodi ed assemblati membrana/elettrodi (MEA) con materiali innovativi.

Recupero V., Pino L., Cordaro M., Laganà M., Vita A., Cipitì F. Attività di sperimentazione di un reattore di adsorber/desorber finalizzate al progetto europeo “Profuel”

Passalacqua E., Gatto I., Carbone A., Patti A., Saccà A Proton exchange membranes for application in medium temperature electrochemical devices (PEM-ED). Period 31/09/02-01/04/03

Freni S., Cavallaro S., Chiodo V., Donato S., Mondello N. Tecnologie per la separazione della CO2

Staiti P., Lufrano F., Minutoli M. Supercapacitori di alta potenza per autotrazione

Andaloro L., Matera F., Moschetto A. Psicrometria ed umidificazione gas per stazioni di prova per fuel cells

Chiodo V., Recupero V., Freni S. Produzione di H2 e/o Syn-gas da biomasse vegetali

Barbera O., Giacoppo G., Squadrito G., Urbani F.

212

Page 217: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Prove sperimentali stack 10 celle versione 2 dal 20/11/02 al 10/02/03

Andaloro L., Creti’ P., Ferraro M., Matera F., Moschetto A. Rapporto di prova del sistema di umidificazione per stazioni di prova per PEFC

Leonardi V. Accumulo di idrogeno con idruri metallici

Pedicini R., Carbone A., Gatto I. Progetto n.4 – Membrane polimeriche non perfluorosulfoniche per PEFC

Gatto I. Sviluppo e caratterizzazione di componenti per celle a combustibile polimeriche alimentate ad idrogeno

Carbone A. Development of non-perfluorosulphonic membranes for PEFC

Saccà A. Development of composite-perfluorosulphonic membranes for polymer electrolyte fuel cells (PEFC). 1st year Report

Baglio V. Preparation and characterizaiton of components for direct methanol fuel cells

G. Restuccia, A. Freni, A. Vasta, F. Russo, G. Maggio, A.Brigandì Progetto: 5. Sviluppo di nuovi materiali e tecnologie per la riduzione dell'impatto inquinante ed il consumo energetico di autoveicoli. WP2 - Sviluppo di nuovi climatizzatori ad assorbimento per mezzi di locomozione. Rapporto annuale 1/2002 - 12/2002.

G. Restuccia V. Magazu’ A. Freni F. Matera Analisi di componenti e sistemi di celle a combustibile ad elettrolita polimerico per applicazioni nell’autotrazione. Attivitò E - Accumulo H2.

RISULTATI PROGETTUALI

Staiti P. 1, Lufrano F. 2 REALIZZAZIONE DI UN PROTOTIPO DI LABORATORIO DI SUPERCAPACITORE A BASE DI ELETTROLITA SOLIDO POLIMERICO E CARBONE ATTIVO

Squadrito G. 1, Passalacqua E. 2, Patti A. 3, Barbera O. 4, Urbani F. 5, Giacoppo G. 6 REALIZZAZIONE DI UNO STACK DI CELLE AD ELETTROLITA POLIMERICO DA 100 W

Recupero V. 1, Pino L. 2, Cipitì F. 3, Vita A. 4, Laganà M. 5 "HYGen I" Generatore di idrogeno da GPL per usi stazionari

213

Page 218: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Principali collaborazioni

Enti pubblici: Commissariat à l’Energie Atomique (F); Commissariat a l’Energie Atomique Paris – France

EPR italiane: ENEA-Casaccia RM; CNR-IRC NA; CNR-IM NA; Enea – Casaccia – Roma; CNR-ISM - Roma ; CNR-IMETEM – Catania; CNR-IPCF Messina; ENEA-Casaccia RM; CNR - Istituto per l’Energetica e le Interfasi (IENI) - Padova; CNR – Istituto di Ricerche Tecnologie per la Ceramica (ISTEC) - Faenza (RA); ENEA-Casaccia Roma; ENEA -Casaccia – Roma; Enea - Casaccia Roma; Istituto Nazionale per la Fisica della Materia (INFM) – Bologna CNR-ITAE

EPR straniere: CNRS-LAMMI Paris; Institut fur Energie-und Umweltforsch ung Heidelberg GmbH – Heidelberg – Germany; Institut Fuer MikrotechnikMainz GMBH; IFTR.CM – Warszawa; Institut Francais du Petrole – France; Boreskov Institute of Catalysis - Novosibirsk – Russia; Bavarian Centre for Applied Energy Research (D); Kungl Tekniska Högskolan (S); Netherlands Organisation for Applied Scientific Research – Delft – Netherlands

MIUR: CRS4 Centro di Ricerca, sviluppo e studi superiori in Sardegna – Cagliari

Privati: Ponte di Archimede nello stretto di Messina S.p.A. – Messina; Nuvera Fuel Cells Europe S.r.l. – Milano; Radiochimiche e Metallurgiche (UCI); Pirelli Labs – Milano; STMicroelectronics – CT; Enitecnologie S.p.A. – Roma; ANSALDO FUEL CELL S.p.A. – Genova; Centro Elettronico Sperimentale Italiano Giacinto Motta S.p.A. (CESI) – Milano; Centro di Ricerca Interuniversitario in Monitoraggio Ambientale (CIMA) – GE; Fuma-Tech – Germany; Electricité de France – Paris; Sefar AG – Switzerland; De Nora Fuel Cells S.p.A.; Centro Ricerche Fiat S.p.A.; Solvay S.A.; Johnson Matthey PLC; Nedstack Fuel Cell Technology BV; Centro Ricerche Fiat – Torino; ECN Petten – Netherlands; Repsol YPF SA – Madrid; IPS.BAE.EMC – Switzerland, Enitecnologie S.p.A.; ECN.EE - Petten – Netherlands; Thales Engineering & Consulting S.A. Rungis – France; Centro Ricerche Fiat Torino, Solvay S.A.; Profactor Produktionsforschungs GmbH (A); Centre de Recherches pourl’Environnement (F); l’Energie et le Déchet (CreeD); Compagnie Industrielle d’Applications Thermiques (F); Zentrum fuer Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung – Stuttgart – Germany; FEV Motorentechnik GmbH – Aachen – Germany; Catella Generics AB - Sweden; De Nora Tecnologie Elettrochimiche S.r.l. (MI); Rodriquez Cantieri Navali S.p.a. (ME); Ansaldo Fuel Cells S.p.a. (GE); Solvay-Solexis S.p.a. (MI); Eudosia S.p.a. (MI); Centro Ricerche FIAT (TO); Pirelli Labs (MI); Ponte di Archimede nello Stretto di Messina S.p.a (ME); Sirtis s.r.l. (GE); Nuvera Fuel Cells Europe S.r.l. (MI); Eurocoating - S.p.a. – Cirè di Pergine V. (TN); Ansaldo Ricerche S.r.l.(GE); Roen Est (BO)

UE: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas – Madrid; TAU RAMOT - School of Chemistry – Israel; Conservatoire national de arts et metiers, (F); Stüdienzentrum fur Internationale Analysen (A); Bureau de Recherches Géologiques et Minières (F); Verein Deutscher Ingenieure e. V. – Dusseldorf - Germany; Commission of the European Communities – Bruxelles – Belgium; ECN.BUFF – Petten – Netherlands

Università: Università degli Studi di Messina - Dip.to di Chim.Ind.le ed Ingegneria dei Materiali; Università di Genova – Dip.to di Ingegneria Ambientale; Politecnico di Torino - Dip.to di Scienza dei Materiali ed Ingegneria Chimica; Università di Salerno - Dip.to Ingegneria Chimica e Alimentare; Università di Camerino - Dip.to di Scienze Chimiche; Politecnico di Torino - Dip.to di Scienza dei Materiali e Ingegneria Chimica; Università La Sapienza di Roma – Dip.to di Chimica; Università di Pavia –

214

Page 219: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Dip.to di Chimica Fisica; Università di Padova – Dip.to di Chimica Inorganica Metallorganica ed Analitica; Università di Perugia – Dip.to di Chimica; Università di Roma Tor Vergata – Dop.to di Scienze e Tecnologie Chimiche; Università di Bologna – Unità Complessa di Istituti di Scienze Chimiche; Università di Pisa - Dip.to Chimica Ind.le; Università di Torino - Dip.to Scienze e Tecnologie Avanzate; Università di Reggio Calabria - Dip.to di Meccanica e Materiali; Università di Roma Tor Vergata - Dip.to di Scienze e Tecnologie Chimiche; Università di Perugina - Dip.to di Ingegneria Ind.le; Università di Messina - Dip.to Chimica Ind.le ed Ingegneria dei Materiali; Università di Siena - Dip.to di Chimica; SAES Getters S.p.A. – Milano; University of Strathclyde – UK; Università degli studi di Perugia – Perugina; Politecnico di Torino; University of Warwick United Kingdom; The University of the Basque Country (UPV.DIQMAB) Leioa - Spagna; Universitaet Karlsruhe UKARL.EEB.GEK - Germany; The School of Engineering of Warwich UK; The Aachen University of Technology of Germany; University of WARWICK (UK); Aachen University (D); Institute of Fundamental Technological Research - Polish Academy of Sciences (PL); Universita Rovera i Virgile (E); University of ULSTER (UK); University of Stuttgart (D); Dip.to di Ricerche Energetiche ed Ambientali dell'Università di Palermo (PA)

215

Page 220: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco dei Contratti

Contratti attivi

CENTRO RICERCHE FIAT S.C.P.A. • Contratto di Ricerca "Analisi di componenti e sistemi di celle a combustibile ad elettrolita

polimerico per applicazioni nell'autotrazione". • CONTRATTO UE SOCOOL

ANSALDO RICERCHE SRL • Sub Contrattp con Ansaldo Ricerche su fondi derivanti dal Contratto Comunitario n. ERK6-

CT-1999-00023 "Consulenza progettazione sistema di CO clean-up" • EFFETTUAZIONE DI ATTIVITA' DI SPERIMENTAZIONE • CONTRATTO TRA ANSALDO RICERCHE E CNR-ITAE "REALIZZAZIONE DI PROVE

SPERIMENTALI DI ASSORBIMENTO DELLA CO2 CON SOLUZIONI ACQUOSE DI MEA SUPPORTATE DA MEMBRANE POLIMERICHE"

EUDOSIA S.p.A. • Contratto di ricerca "Impiego di miscele di sali idrati per il condizionamento di Shelter per

telecomunicazioni" • Contratto di ricerca "Impiego di miscele di sali idrati per il condizionamento di Shelter per

telecomunicazioni" - EUDOSIA

NUVERA FUEL CELLS EUROPE SRL • CONTRATTO TRA CNR-ITAE E NUVERA • CONTRATTO TRA NUVERA FUEL CELLS EUROPE E CNR ITAE

PIRELLI LABS SPA • Accordo di ricerca "SVILUPPO DI MATERIALI PER CELLE A COMBUSTIBILE" • ACCORDO DI RICERCA DAL TITOLO SVILUPPO DI MATERIALI PER CELLE A

COMBUSTIBILE • Contratto di Ricerca Pirelli e CNR-ITAE "SVILUPPO DI MATERIALI PER CELLE A

COMBUSTIBILE" • Contratto di ricerca tra CNR-ITAE / Pirelli "Sviluppo di materiali per celle a combustibile"

SOLVAY SOLEXIS SPA • CONTRATTO DI RICERCA SOLVAY-SOLEXIS "SVILUPPO DI NUOVI CATALIZZATORI

SUPERACIDI A BASE DI POLIMERI FLUORURATI SOLFORATI" • CONTRATTO TRA CNR-ITAE E SOLVAY SOLEXIS S.p.A. "SVILUPPO DI NUOVI

CATALIZZATORI SUPERACIDI A BASE DI POLIMERI FLUORURATI SOLFONATI A CATENA LATERALE CORTA"

• CONTRATTO DI RICERCA TRA CNR-ITAE E SOLVAY SOLEXIS DAL TITOLO "SVILUPPO DI CATALIZZATORI A BASE DI IONOMERI FLUORURATI PER REAZIONI ACIDO CATALIZZATE IN FASE GAS (Produzione di DME) E LIQUIDA (Produzione di Acetali)"

• CONTRATTO DI RICERCA TRA CNR-ITAE E SOLVAY SOLEXIS DAL TITOLO "SVILUPPO DI CATALIZZATORI A BASE DI IONOMERI FLUORURATI PER REAZIONI ACIDO CATALIZZATE IN FASE GAS (Produzione di DME) E LIQUIDA (Produzione di Acetali)"

216

Page 221: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• CONTRATTO TRA SOLVAY SOLEXIS E CNR-ITAE "SVILUPPO DI ASSEMBLATI ELETTRODO-MEMBRANA PER CELLE A COMBUSTIBILE"

ENEA SEDE • FISR "Sviluppo di tecn. e componenti per sistemi con celle a combustibile ad elettrolita

polimerico " • FISR "Sviluppo di tecn. e componenti per sistemi con celle a combustibile ad elettrolita

polimerico • FISR "Sviluppo di tecn. e componenti per sistemi con celle a combustibile ad elettrolita

polimerico " • FISR "Sviluppo di tecn. e componenti per sistemi con celle a combustibile ad elettrolita

polimerico "

DE NORA TECNOLOGIE ELETTROCHIMICHE • CONTRATTO TRA CNR-ITAE E DE NORA • CONTRATTO TRA DE NORA E CNR-ITAE "CARATTERIZZAZIONE DI COMPONENTI PER

CELLE A COMBUSTIBILE AD ELETTROLITA POLIMERICO" • CONTRATTO TRA DE NORA E CNR-ITAE "CARATTERIZZAZIONE DI COMPONENTI PER

CELLE A COMBUSTIBILE AD ELETTROLITA POLIMERICO" • CONTRATTO TRA DE NORA E CNR-ITAE "CARATTERIZZAZIONE DI COMPONENTI PER

CELLE A COMBUSTIBILE AD ELETTROLITA POLIMERICO"

INTAS - INT. ASS. PROM. CO-OP. SCIENT. SOV. UNION • INTAS "Study of solar assisted adsorption cooling unit using new adsorbent materials"

ENEA CASACCIA • FISR "Impianti celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC): dal laboratorio alla

commercializzazione.(omissis)" - coord. ENEA (Freni) • FISR "Impianti celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC): dal laboratorio alla

commercializzazione.(omissis)" - coord. ENEA (Freni) • FISR "Sviluppo di sistemi di accumulo di idrogeno in leghe metalliche per veicoli a celle a

combustibile" - coord. ENEA (Restuccia) • FISR "Sviluppo di sistemi di accumulo di idrogeno in leghe metalliche per veicoli a celle a

combustibile" - coord. ENEA (Restuccia) • FISR "Impianti celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC): dal laboratorio alla

commercializzazione.(omissis)" - coord. ENEA (Freni) • FISR "Impianti celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC): dal laboratorio alla

commercializzazione.(omissis)" - coord. ENEA (Freni)

UNIVERSIDAD DEL PAIS VASCO • CONTRATTO EUROPEO NEW GTL • CONTRATTO EUROPEO NEW GTL • CONTRATTO EUROPEO NEW GTL

DIPARTIMENTO DI RICERCHE ENERGETICHE ED AMBIENTALI • CONTRATTO DI COLLABORAZIONE TRA UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PALERMO -

DREAM E CNR-ITAE

THALES ENGENEERING & CONSULTING S.A. • CONTRATTO UE DREAM CAR • CONTRATTO UE DREAM CAR

217

Page 222: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• CONTRATTO UE DREAM CAR

GKSS FORSCHUNGSZENTRUM GEESTHACHT GMBH • ANTICIPO CONTRATTO COMUNITARIO MORE POWER • CONTRATTO COMUNITARIO MORE POWER • CONTRATTO COMUNITARIO MORE POWER

SIRTIS S.R.L. • CONTRATTO DI RICERCA SIRTIS "STUDIO E REALIZZAZIONE DEL PROTOTIPO

INDUSTRIALE DI UN IMPIANTO DI REFORMING AUTOTERMICO PER LA PRODUZIONE DI IDROGENO DA GPL DA 5 Nm3/h

• Contratto di ricerca Sirtis "Studio e realizzazione del prototipo industriale di un impianto di reforming autotermico per la produzione di idrogeno da GPL da 5 Nm3/h

ANSALDO FUEL CELLS SPA • CONTRATTO TRA ANSALDO FUEL CELLS SPA E CNR-ITAE "CARATTERIZZAZIONE

ELETTROCHIMICA DI ELETTROLITI DI Li/Na e Li/K PER CELLE MCFC"

CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS - CNAM • CONTRATTO UE CAMELIA DAL TITOLO "Concerted Action Multigeneration Energy Systems

with locally Integrated Applications"

EUROCOATING • CONTRATTO DI RICERCA TRA EUROCOATING E CNR/ITAE "CARATTERIZZAZIONE

ELETTROCHIMICA DI CELLE SOFC" • CONTRATTO DI RICERCA TRA EUROCOATING E CNR/ITAE "CARATTERIZZAZIONE

ELETTROCHIMICA DI CELLE SOFC"

RODRIQUEZ CANTIERI NAVALI SPA • CONTRATTO TRA RODRIQUEZ CANTIERI NAVALI SPA E CNR-ITAE

Contratti passivi

2M STRUMENTI SRL • Forno L.T.D.

NORDIVAL S.r.l. • MATERIALE PER LABORATORIO

METROHM ITALIANA SRL • POTENZIOSTATO/GALVANOSTATO

ALFATEST SRL • Chembet 3000 TPR/TPD

DELO INSTRUMENTS • Carico Elettronico

218

Page 223: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

CITT SRL • Forno

LIRA s.r.l. • MATERIALE PER LABORATORIO

FEI ITALIA S.R.L. • UNITA' DI RAFFREDDAMENTO ACQUA • CONTRATTO DI ASSISTENZA TECNICA FORMULA "STANDARD" SISTEMA Z

MICROSCOPIO SEM E RELATIVI ACCESSORI • CONTRATTO DI ASSISTENZA TECNICA FORMULA "BASIC" SISTEMA 1 MICROSCOPIO

TEM E RELATIVI ACCESSORI

AGILENT TECHNOLOGIES ITALIA SPA • HP G 1540N GASCROMATOGRAFO SERIE HP 6890 COMPRESO DI INIETTORE PER

IMPACCATE CON EPC RILEVATORE FID E EPC IMPACCATE CAPILLARI G2175AA LICENZA D'USO DEL SOFTWARE G2170AA

• GAS CROMATOGRAFO

NUVERA FUEL CELLS EUROPE SRL • Cella a combustibile

BRUKER AXS SRL UNIPERSONALE • CONTRATTO DI ASSISTENZA TECNICA PER S4 EXPLORER 15/10/2004 - 15/10/2005

TECNOCHIMIT • Potenziostato/Galvanostato

NIKON INSTRUMENTS S.P.A. • MICROSCOPIO NIKON SMZ-1500 CORREDATO DI OBBIETTIVI, ILLUMINATORI

CAMERA DIGITALE

VACUUM LASER TECHNOLOGY SRL • Stack 200 x 200 • STACK 200X200 • Stack di celle

TOYOTA MOTOR ITALIA S.P.A. • ACQUISTO TOYOTA PRIUS (LABORATORIO MOBILE) • ACQUISTO TOYOTA PRIUS (LABORATORIO MOBILE) • ACQUISTO TOYOTA PRIUS (LABORATORIO MOBILE) • ACQUISTO TOYOTA PRIUS (LABORATORIO MOBILE)

Enel Distribuzione - U.T.C. SICILIA • FORNITURA ENERGIA ELETTRICA • FORNITURA ENERGIA ELETTRICA

InDEC b.v. • Componenti • Anode supported

219

Page 224: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Galletta & Bellerone s.n.c. • Lavori di ristrutturazione immobili • LAVORI DI REALIZZAZIONE DI OPER MECCANICHE, GAS ED ALTRO SERVIZIO DEL

LABORATORIO NR°19 FUEL CELL TEST STATION /FCTS LAB) • Opere meccaniche lab.19 • REALIZZAZIONE DEL CIRCUITO IDRAULICO DI UN IMPIANTO AD OLIO DIATERMICO

SI.C.E.M. Coop. a.r.l. • Materiale di laboratorio

GI.DA. Sistemi • REALIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI AL SERVIZIO DEL LABORATORIO FUEL

CELL TEST STATION LAB (FCTS LAB)

PHYSICAL ELECTRONICS GmbH • Contratto di assistenza Esca 5800

QUALIFLOW S.A. • LINTEC DIGITAL MASS FLOW METER LITEC VAPOURZER INTERCONNECTING CABLE

Energy Research Centre of the Netherlands • Cella

SAM SCIENTIFICA S.R.L. • CAMERA FREDDA PREFABBRICATA MOD. CFP 15

ECN - ENERGY RESEARCH OF THE NETHERLANDS • ECN - ENERGY RESEARCH OF THE NETHERLANDS FATT.N. 80006428 DEL 22/03/05

F.A.R.C. di D. FABIANO SNC • FORNITURA ARREDAMENTO CUCINE • ARREDAMENTO SALA MENSA • RISTRUTTURAZIONE CUCINA • FORNITURA ARREDAMENTI CUCINA MENSA • FORNITURA ARREDAMENTI CUCINA • ARREDAMENTO CUCINE MENSA

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Elenco delle principali attrezzature scientifiche - Analisi Termica (DTA) - Analizzatore Gas NDIR - Autoclave operante ad alta temepratura e pressione per reazioni gas-liquido-solido - CHNS-O - Calorimetro differenziale a scansione - Diffrattometro a Raggi X (XRD) - Impianto TPR di caratterizzazione chimico fisica di catalizzatori con GC-QMS on line - Impianto ad alta pressione per testing di catalizzatori con GC on line - Microscopio Elettronico a Scansione (SEM) - Microscopio Elettronico a Trasmissione (TEM) - Sistema di misura conducibilità termica di materiali solidi - Sistema di misura della diffusività termica in letti adsorbenti - Sistema per la determinazione di area superficiale e porosimetria - Sistema termogravimetrico da vuoto con bilancia di Cahn - Sistema termogravimetrico per alte pressioni con bilancia a sospensione magnetica - Spettrofotometro FT-IR Equinox 55 - Bruker - Spettrometro a Fluoroscenza di Raggi X (XRF) - Spettrometro di Massa VG Prolabo per analisi on line di sostanze con masse variabili da 2 a 200 - Spettrometro di Massa VG per analisi in fase gas di sostanze con massa variabile da 2 a 100 - Spettrometro per Spettrometria Fotoelettronica (XPS) - Stazione di prova per FC - Fuel Celle Tech - 300W - Stazione di prova per stack FC - Lynntech - 1kW Istituti con i quali si collabora

Istituti CNR esecutori di moduli di attività di commessa coordinata dall’Istituto

Istituti CNR coordinatori di commesse di cui l’Istituto è esecutore di moduli di attività

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2005: Piano annuale 2005

Produzione di combustibili alternativi per autotrazione

Temi

Tematiche di ricerca:

Studio di sistemi catalitici innovativi per la produzione di benzine sintetiche da fonti energetiche di natura fossile. • Sviluppo di catalizzatori strutturati e di sistemi catalitici bi-funzionali attivi nel processo di produzione di DME da carbone •Approfondimento dei meccanismi di reazione e misure sperimentali di attività di catalizzatori superacidi per la produzione di additivi per combustibile diesel •Studio di sistemi di desulfurazione.

Stato dell'arte:

Nel settore dei combustibili la ricerca è rivolta principalmente allo studio di sistemi che valorizzino l'impiego si fonti energetiche rinnovabili, vedi biomasse, con produzione di biocombustibili, e quelli fossili alternativi al petrolio per produzione di benzine sintetiche esenti da zolfo e aromatici. La Comunità Europea, al fine di ridurre il consumo di petrolio e contenere l'effetto serra è molto interessata a promuovere iniziative scientifiche in questi settori.

Azioni

Attività in corso:

L’attuale programma di attività è articolato come segue: ‘ Produzione di benzine sintetiche mediante la sintesi di Fischer- Tropsch ‘ Sintesi di DME da gas di sintesi contenenti CO2. ‘ Produzione di additivi ossigenati per combustibili diesel. ‘ Sviluppo di sistemi innovativi di desulfurazione di combustibili fossili

Azioni da svolgere e punti critici:

Azioni: Acquisizione di nuove apparecchiature e sistemi per la realizzazione di nuove unità sperimentali multifunzionali. Formazione del personale mediante corsi specifici e stage all’estero. Nuovi contatti con industrie nazionale operanti nel settore dei combustibili liquidi per autotrazione. Punti critici: la ricerca in oggetto si prefigge obiettivi a medio-lungo termine e pertanto richiede la disponibilità di unità di personale stabile.

Collaborazioni e committenti:

Università italiane ed estere: Messina, Milano, Karlsruhe, Industrie: Sud Chemie, Solvay, ENI, Snamprogetti, Repsol Enti pubblici internazionali: BIC-Russia, CSIC-Spagna; ECN-Olanda.

Finalità

Obiettivi:

Gli obiettivi principali si possono riassumere come segue: -Sviluppo di sistemi catalitici per la produzone di benzine sintetiche pulite -Sviluppo di catalizzatori bifunzionali per la produzione di DME da gas di sintesi -Sviluppo di sistemi catalitici per la produzione di additivi ossigenati a partire da bio-alcoli -Sviluppo di catalizzatori e processi innovativi di desulfurazione di combustibili fossili

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risultati attesi nell'anno:

Individuazione di sistemi catalitici innovativi per la produzione di benzine sintetiche pulite. ‘Preparazione di catalizzatori strutturati e sviluppo di sistemi catalitici bi-funzionali attivi nel processo di produzione di DME ‘Conoscenza dei meccanismi di reazione di catalizzatori superacidi a base di polimeri sulfonati-fluorurati nel processo di produzione di additivi ossigenati ‘Individuazione di sistemi efficienti di desulfurazione di combustibili fossili Potenziale impiego • per processi produttivi: Catalizzatori FT; Catalizzatori solidi superacidi, Benzine sintetiche, Bio-

combustibili. • per risposte a bisogni individuali e collettivi Utilizzo di risorse energetiche alternative al petrolio (metano, carbone, biomassa) per la produzione di combustibili puliti. Riduzione di inquinanti da autoveicoli mediante impiego di combustibili puliti. Riduzione dell’immissione di CO2 in atmosfera per impiego di bio-combustibili.

Celle a combustibile ad Alta Temperatura (MCFC - SOFC)

Temi

Tematiche di ricerca:

Valutazione dei target di efficienza e costo per celle a combustibile ad ossidi solidi e celle a combustibile a carbonati fusi, individuazione degli sviluppi tecnologici necessari a promuovere la penetrazione di sistemi CHP con celle a combustibile, ricerca e sviluppo di componenti innovativi e la dimostrazione di prototipi operanti in diverse condizioni di carico elettrico-termico al fine di valutare le prestazioni e le problematiche tecnologiche.

Stato dell’arte L’emergenza ambientale, la liberalizzazione del mercato dell’energia, fenomeni di convergenza nei settori di distribuzione e fornitura di gas, elettricità e servizi, la volatilità delle risorse convenzionali disponibili e dei loro prezzi richiedono l’utilizzazione di nuove tecnologie di produzione e conversione di energia ad alta efficienza e basso impatto ambientale.

Azioni

Attività in corso Sviluppo di componenti innovativi per celle SOFC: elettroliti operanti a temperature intermedie (700- 800°C), nuovi catalizzatori anodici per l’ossidazione diretta di combustibili (metano, propano, GPL) e catodi a conducibilità mista (ionica-elettronica). Sviluppo di prototipi di stack fino a 500 W. Sviluppo di nuove miscele elettrolitiche per celle MCFC. Progettazione e modellistica di sistemi cogenerativi e trigenerativi basati su SOFC e MCFC.

Azioni da svolgere e punti critici Al fine di raggiungere gli obiettivi prefissati e di non disperdere il know-how e le competenze acquisite nel settore, si ritiene necessaria una maggiore disponibilità di personale laureato con contratto a tempo indeterminato e l’adeguamento della strumentazione scientifica.

Collaborazioni e committenti Ansaldo FC (MCFC), Enitecnologie, Pirelli Labs, Eurocoating, Enel (SOFC); CNR-IENI, CNR-ISTEC, CNR-ISMN (SOFC), Università di Reggio Calabria, Università di ROMA2 (SOFC).

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Finalità

Obiettivi I principali obiettivi in comune per lo sviluppo delle tecnologie SOFC e MCFC sono l’aumento del tempo di vita e la diminuzione dei costi a parità di prestazioni. Questi obiettivi possono essere raggiunti attraverso un ulteriore miglioramento delle proprietà dei componenti attivi che favoriscano parallelamente la semplificazione di stack e di sistema. Le competenze principali riguardano lo studio di materiali (particolarmente ceramici avanzati), l’elettrochimica, l’ingegneria meccanica.

Risultati attesi nell’anno Nuovi materiali attivi e strutturali per celle SOFC quali catalizzatori per l’ossidazione diretta del metano ed elettroliti basati su polveri nanostrutturate di ceria-gadolinia operanti a temperature inferiori a 750 °C; messa a punto di tecnologie avanzate per la formatura di celle SOFC basate su elettroliti supportanti e a film sottile; caratterizzazione di celle singole e dimostrazione di ministack SOFC operanti a temperature intermedie (750 °).

Potenziale impiego • per processi produttivi Materiali ceramici, Catalizzatori, Ossidazione di metano, Reforming interno, Elettroliti ceramici, Miscele elettrolitiche, Stack di celle a combustibile, Cogenerazione. • per risposte a bisogni individuali e collettivi Generazione distribuita di energia elettrica e termica utilizzando combustibili (idrogeno, metano, etanolo) e processi in grado di garantire alta efficienza e basso impatto ambientale.

Sistemi di accumulo di idrogeno

Temi

Tematiche di ricerca:

progettazione di un serbatoio per accumulo di idrogeno basato su materiali assorbenti, ad elevata efficienza e compatto. -realizzazione di un prototipo in scala di laboratorio di un sistema di accumulo di idrogeno basato su materiali assorbenti e relative prove di laboratorio.

Stato dell'arte:

L’accumulo di idrogeno gioca un ruolo chiave nello sviluppo di un sistema energetico basato sull’idrogeno quale vettore principale; diventa fondamentale in settori quali ‘l’automotive’ e l’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili. L’attuale stato dell’arte propone principalmente tre metodologie di accumulo: in gas compresso, liquido in serbatoi criogenici, legato a metalli (idruri metallici).

Azioni

Attività in corso:

L’attività è incentrata sullo sviluppo di sistemi di accumulo di idrogeno su materiali nanostrutturati (nanotubi di carbonio) e su idruri metallici L’attività è principalmente incentrata su: - caratterizzazione di materiali per l’accumulo di idrogeno - misura sperimentale della capacità di accumulo di idrogeno - sviluppo di modelli matematici di simulazione del sistema di assorbimento. - bilanci energetici di sistemi per l’accumulo di idrogeno.

Azioni da svolgere e punti critici:

La ricerca nel settore può avere significativi avanzamenti solo con l’individuazione di nuovi materiali solidi capaci di accumulare l’idrogeno con elevata capacità specifica. Poichè tale ricerca deve essere

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

necessariamente di base, il punto critico consiste nella mancanza di risorse per tale tipologia di ricerca che difficilmente trova committenti esterni. Azione fondamentale è il reperimento di risorse per la ricerca di base limitatamente allo sviluppo di nuovi materiali.

Collaborazioni e committenti:

E’ attivo un contratto (FISR) sull’accumulo di idrogeno tramite idruri metallici, che ha creato fruttuose collaborazioni nel settore (ENEA, SAES GETTERS).

Finalità

Obiettivi:

Realizzazione di materiali assorbenti che abbiano una maggiore capacità di accumulo di idrogeno, rispetto ai prodotti disponibili in commercio -ridurre i tempi di ricarica e dimensioni del serbatoio, e la spesa energetica Le competenze da utilizzare sono: chimica di base ed applicata (sintesi e caratterizzazione di materiali assorbenti) ingegneria meccanica (realizzazione di prototipi da laboratorio) informatica e matematica: (sviluppo di modelli di simulazione del serbatoio).

Risultati attesi nell'anno:

Misura sperimentale della cinetica e della capacità massima di accumulo di idrogeno su idruri metallici. Realizzazione di un modello matematico per descrivere la cinetica di assorbimento di idrogeno su idruri metallici. Progettazione di massima di un serbatoio di accumulo di idrogeno con idruro tipo LaNi5. Potenziale impiego • per processi produttivi

sintesi di idruri metallici, metallurgia, componentistica automotive • per risposte a bisogni individuali e collettivi

contributo all’avanzamento scientifico-tecnologico per lo sviluppo di mezzi di locomozione ad idrogeno e celle a combustibile

Produzione di idrogeno e separazione della CO2

Temi

Tematiche di ricerca:

Prove finalizzate a valutare l’attività e la stabilità catalitica dei catalizzatori sviluppati per le reazioni di reforming (oxy e autotermico); di water gas shift; di ossidazione selettiva del CO. Prove dimostrative per la valutazione dei processi di abbattimento degli inquinanti gassosi. Studio di processi per la separazione della CO2. Realizzazione e sperimentazione di un sistema di generazione di H2 di piccola taglia (<10 kW), alimentato con metano e/o GPL, da integrare ad uno stack PEFC. Ingegnerizzazione ed industrializzazione del generatore di idrogeno citato

Stato dell’arte In ambito internazionale sono in corso numerose iniziative finalizzate allo sviluppo di sistemi di generazione H2, di piccola e media taglia, con utilizzo di combustibili fossili o da biomasse, per applicazioni stazionarie e mobili. La ricerca è finalizzata allo sviluppo di avanzate unita' di generazione H2 che aumentino la competitivita' di sistemi di produzione di energia elettrica riducendone le dimensioni, i costi, i tempi di avvio; ed aumentando, la durata e la flessibilità di impiego.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Azioni

Attività in corso Screening e sviluppo di catalizzatori per le reazioni di: reforming (oxy, autotermico) di idrocarburi leggeri (metano, GPL) e di combustibili liquidi (metanolo, etanolo, benzine); shift; ossidazione selettiva del CO. Progettazione di un sistema di generazione di idrogeno da 5 kW, alimentato con metano e/o GPL, da integrare ad uno stack di celle a combustibile PEFC. Sviluppo di membrane per la separazione della CO2. Elaborazione di un flow-sheet per un processo di purificazione di inquinanti gassosi da uno stream in uscita da un generatore di H2. Azioni da svolgere e punti critici

• disponibilità di nuove unità di personale di ricerca e tecnico; • adeguamento della strumentazione scientifica; • acquisizione di finanziamenti finalizzati; • necessità di progetti nazionali integrati.

Collaborazioni e committenti Ansaldo Ricerche, Sirtis, Enea, Università Messina, Politecnico Torino, Istituto CNR Combustione, SOL, EniTecnologie, SudChemie, Nextech Inc., M.I.W.T..

Finalità

Obiettivi Sviluppo di unità prototipo di generatori di idrogeno da 1 – 10 kW equivalenti, da integrare con sistemi di celle a combustibile. Razionalizzazione dell’utilizzo di combustibili tradizionali per applicazioni energetiche. Sviluppo di un processo per la generazione di H2, a partire da biomasse integrabile con sistemi di produzione dell’energia elettrica. Sviluppo di processi e sistemi per la separazione di inquinanti gassosi.

Risultati attesi nell’anno • Sviluppo catalizzatori a base di Pt e Ni (fase attiva) supportati su CeO2, CeO2-Al2O3 e CeO2

modificato per introduzione di lantanio, utilizzando due diverse metodologie di preparazione (impregnazione e combustione);

• Studio, per mezzo di catalizzatori a base di metalli nobili supportati, della reazione di ossidazione preferenziale del CO;

• Progettazione di una unità di generazione idrogeno da 5 Nm3/h di H2 prodotto, che utilizza idrocarburi leggeri (metano o GPL) come combustibile primario; acquisizione del materiale e della strumentazione dedicata;

• Misure di adsorbimento di sistemi di separazione della CO2, basati sull’utilizzo di membrane polimeriche integrate con adsorbenti liquidi;

• Progetto di un impianto sperimentale per il clean-up dei gas.

Potenziale impiego • per processi produttivi catalizzatori, generazione idrogeno, purificazione gas di sintesi, celle a combustibile, • per risposte a bisogni individuali e collettivi i risultati della commessa possono trovare impiego in stazioni di rifornimento idrogeno per applicazioni automotive in particolare, e nel settore del trasporto in generale; nel settore della cogenerazione (elettrica, e termica) sia in applicazioni residenziali che commerciali e industriali, in integrazione, e non, con sistemi di Celle a Combustibile, ovvero per migliorare la qualità delle emissioni generate dalle attività collettive.

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Page 231: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Pompe di calore alimentate da energia termica

Temi

Tematiche di ricerca:

Misura sperimentale delle cinetiche di assorbimento intra-particle e dei coefficienti di diffusione di massa inter-particle dei materiali realizzati. -Misura sperimentale dei coefficienti di scambio termico per le diverse configurazioni di letti adsorbenti compatti realizzati. -Realizzazione di un prototipo da laboratorio di climatizzatore ad adsorbimento alimentato da calore di scarto a bassa temperatura (T<100° C), e relative prove sperimentali per determinare le prestazioni della macchina

Stato dell'arte:

Il funzionamento di questi sistemi è basato sulla capacità di alcuni materiali porosi (es. zeoliti) di assorbire reversibilmente vapori non dannosi per l’ambiente (es. acqua). Inoltre, tali sistemi utilizzano energia termica quale fonte primaria. Particolarmente interessante appare oggi la prospettiva di sviluppare sistemi ad adsorbimento alimentati da cogeneratori (trigenerazione), che consentono un notevole risparmio di energia

Azioni

Attività in corso:

Sviluppo di nuovi materiali adsorbenti con elevate capacità di accumulo/rilascio di vapore. -Preparazione di innovative configurazioni di letti adsorbenti con elevate proprietà di trasferimento termico e di massa. -Sviluppo di climatizzatori e pompe di calore alimentate da energia termica a bassa temperatura (80-120°C) - Studio di sistemi trigenerativi basati su motori a C.I. o celle a combustibile e macchine ad adsorbimento.

Azioni da svolgere e punti critici Il principale punto critico consiste nella insufficienza dei fondi ordinari per la ricerca di base che possa diventare finanziabile nel giro di qualche anno; si arriva quindi alla necessità di svolgere solo quelle ricerche finanziabili da terzi che hanno quindi la caratteristica di dare risultati solo sul breve o medio termine.

Collaborazioni e committenti:

BIC, Novosibirsk (Rus), Un. di Warwick (UK), RHWT, Aachen (Ger), ECN, Petten (NL), CRF, Torino (IT): Tali collaborazioni sono attualmente inserite nell’ambito di specifici contratti (attualmente attivi) con la Unione Europea. A breve partirà un ulteriore progetto finanziato dalla CE dalla durata triennale, finalizzato alla realizzazione di climatizzatori ad adsorbimento per autoveicoli

Finalità

Obiettivi:

L’obiettivo principale è l’aumento della potenza specifica della macchina, sia in termini di peso che di volume, anche un aumento del COP è desiderabile se la sorgente energetica non è gratuita (es. pompe di calore gas-fired). Sono richieste le seguenti competenze: - chimica di base ed applicata (sintesi e caratterizzazione di adsorbenti) - ingegneria meccanica e dei materiali (realizzazione di prototipi da laboratorio) - informatica e matematica (sviluppo di modelli di simulazione)

Risultati attesi nell'anno:

Sviluppo di materiali adsorbenti con temperatura di desorbimento < 100°C e con capacità di assorbimento superiore al 20% in peso. -Realizzazione di un assorbitore con ottimali caratteristiche

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

di scambio termico (coeff. globale di scambio termico > 50 W/m2K) e di massa (permeabilità > 10-12 m2).

Potenziale impiego - per processi produttivi climatizzatori, pompe di calore, trigenerazione - per risposte a bisogni individuali e collettivi

L’impiego più conveniente dei climatizzatori ad adsorbimento è nell’utilizzo del calore di cogeneratori per la produzione simultanea di elettricità, calore e/o freddo realizzando cosi sistemi trigenerativi. L’applicazione economicamente più conveniente è nella climatizzazione del settore terziario.

Celle a combustibile a bassa temperatura (DAFC - PEFC)

Temi

Tematiche di ricerca:

Tematiche di ricerca Valutazione dei target di efficienza e di costo delle celle a combustibile ad elettrolita polimerico (PEFC, DAFC, individuazione degli sviluppi tecnologici necessari, ricerca e sviluppo di componenti innovativi, dimostrazione per la verifica del funzionamento di prototipi attualmente sviluppati in diverse condizioni di applicazione in modo da valutarne, l’efficacia e le problematiche tecnologiche .

Stato dell’arte La diffusione dei sistemi a FC richiede che vengano superate le barriere che ancora limitano lo sviluppo e che vengano messi a punto prodotti in grado di competere, per affidabilità, durata e costi con gli altri sistemi di generazione di potenza e con veicoli dai consumi bassissimi e con un minor impatto ambientale rispetto al passato. I sistemi portatili, caratterizzati da elevate autonomia e contenuto energetico sono in grado di competere con le nuove generazioni di batterie al Li.

Azioni

Attività in corso Sviluppo di nuovi componenti : membrane operanti a T superiore all’attuale (100- 120°C) in assenza di umidità, nuove tipologie di anodi a bassissimo carico di metalli nobili, sistemi di formatura ed architettura elettrodi in grado di garantire operatività a basse pressioni di utilizzo. Sviluppo di prototipi di stack fra 300 e 500 W. Disegno, modellistica di sistemi, dimostrazione di sistemi applicativi. Portatili: catalizzatori attivi per l’ossidazione di alcoli, membrane operanti a T ambiente.

Azioni da svolgere e punti critici Per mantenere e consolidare le competenze, sostenere l’attività contrattuale e non disperdere il know how acquisito è indispensabile l’assunzione graduale di personale a tempo indeterminato specificatamente formato sulle tematiche in corso.

Collaborazioni e committenti NUVERA FC (stack), DAIMLER (stack e auto), CRF (sistema), Solvay (Membrane), JM (catalizzatori), Istituti CNR (IENI, IM, IMM), Università (PG, Roma Tor Vergata, Roma La Sapienza, PI, RC, ecc.)

Finalità

Obiettivi I principali obiettivi per lo sviluppo delle tecnologie polimeriche sono l’aumento del tempo di vita e la diminuzione costi a parità di prestazioni. Questi obiettivi possono essere raggiunti attraverso lo sviluppo di componenti che permettano allo stack di operare in condizioni tali da semplificare

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

drasticamente il sistema. Le competenze principali riguardano lo studio di materiali (particolarmente polimeri), la catalisi, l’elettrochimica, l’ingegneria meccanica, elettrica e dei materiali.

Risultati attesi nell’anno Componenti innovativi (catalizzatori, elettrodi, membrane) per media temperatura (100-120°C) e temperatura ambiente; prototipi di stack di celle a combustibile per applicazioni portatili; sviluppo di componenti per stack a metanolo diretto (DMFC) da 5 kW per applicazioni APU.

Potenziale impiego • per processi produttivi: catalizzatori, membrane, elettrodi, stack, dispositivi portatili • per risposte a bisogni individuali e collettivi: tali dispositivi possono soddisfare le esigenze

individuali e collettive di sistemi per la conversione di energia, ad alta efficienza e basso impatto ambientale, nel settore dei trasporti (Power train, APU), della produzione combinata di energia elettrica e calore per usi stazionari e dell’alimentazione elettrica in sistemi portatili.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Preconsuntivo 2005 Celle a combustibile a bassa temperatura (DAFC - PEFC)

Aggiornamento commento sui punti critici

Per le strategie, a medio e lungo termine, della commessa, si ribadisce l'esigenza di personale di esperienza appartenente all'Ente che garantisca una continuità nelle attività previste.

Collaborazioni

Non ci sono scostamenti sostanziali tra le collaborazioni previste e quelle realizzate

Commento su eventuali scostamenti

Non ci sono scostamenti tra i risultati previsti e quelli conseguiti, anche se la maggiore attenzione è stata rivolta allo sviluppo dei catalizzatori e delle membrane.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati attesi riguardavano lo sviluppo di componenti innovativi (catalizzatori, elettrodi, membrane) per media temperatura (100-120°C) e temperatura ambiente; prototipi di stack di celle a combustibile per applicazioni portatili; sviluppo di componenti per stack a metanolo diretto (DMFC) da 5 kW per applicazioni APU. I risultati conseguiti in linea con quanto previsto riguardano l'ottenimento di membrane composite a base di Nafion recast per celle PEFC e DAFC operanti a T > 100°C e di membrane di PEEK (poliarilchetone)e PSU (polisulfone) stabili a temperature elevate; catalizzatori a base di Pt e Pt-Ru, supportati, e non a basso (<30%) ed alto (>50%) carico di metallo sul carbone per celle PEFC e DAFC; MEA per PEFC operanti a pressioni < 2 bar ass.; realizzazione di prototipi di stack DAFC e PEFC da 10 W per applicazioni portatili; sviluppo di componenti per stack a metanolo diretto (DMFC) da 5 kW per applicazioni APU. Tecnologie e sistemi catalitici per la produzione ed accumulo di idrogeno

Aggiornamento commento sui punti critici

Si ribadisce l'esigenza di personale appartenente all'Ente per l'esecuzione di attività lavorative in corso contrattualizzate, in previsione di attività future da svolgersi nel breve e medio termine, ed a fronte di un attuale rapporto tra personale strutturato e personale esterno partecipante di 2 a 4.

Collaborazioni

Le variazioni di collaborazione, rispetto l'atteso, hanno riguardato il Politecnico di Torino, l'Istituto CNR di Combustione ed Enitecnologie in quanto non è stata attivata la proposta di ricerca effettuata nell'ambito del Progetto FIRB. le altre collaborazioni previste (Ansaldo Ricerche, Sirtis, Enea, Università Messina, SOL, SudChemie, NexTech Inc., M.I.W.T.) sono state attivate in corrispondenza a quanto atteso.

Commento su eventuali scostamenti

Tra i risultati attesi e quelli conseguiti non risultano scostamenti

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati ottenuti, in perfetta corrispondenza a quanto atteso, possono essere così riassunti: Sono stati preparati e studiati catalizzatori a base di Pt e Ni (fase attiva) supportati su CeO2, CeO2-Al2O3 e

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

CeO2 modificato per introduzione di lantanio,utilizzando due diverse metodologie di preparazione (impregnazione e combustione); Inoltre è stata studiata la reazione di ossidazione preferenziale del CO per mezzo di catalizzatori a base di metalli nobili supportati. E’ stata progettata una unità di generazione idrogeno da 5 Nm3/h di H2 prodotto, che utilizza idrocarburi leggeri (metano o GPL) come combustibile primario; è stata completata la fase di acquisizione del materiale e della strumentazione dedicata. sono state effettuate misure di adsorbimento della CO2 con sistemi basati sull'uso di membrane polimeriche e soluzioni adsorbenti liquide. E' stato elaborato un progetto per la realizzazione di un impianto, in scala di laboratorio, per il clean up dei gas. Pompe di calore alimentate da energia termica

Aggiornamento commento sui punti critici

Il principale punto critico che si è riscontrato nel corso dell'anno consiste nel non ottimale rapporto tra il numero di ricercatori dell'ente e il numero di ricercatori esterni (assegnisti) coinvolti nella commessa. Ciò scaturisce dagli obiettivi a medio-lungo termine della commessa che potranno essere certamente raggiunti nei tempi previsti, solo con l'apporto di personale stabilmente appartenente all'Ente che garantisca una continuità nelle attività. Necessità di risorse per l'aggiornamento di apparecchiature scientifiche per la caratterizzazione dei materiali adsorbenti.

Collaborazioni

Non si sono verificati scostamenti tra le collaborazioni inizialmente previste.

Commento su eventuali scostamenti

Non si sono evidenziati sostanziali scostamenti rispetto ai risultati previsti.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati conseguiti sono in accordo con quanto atteso. In particolare, sono stati sintetizzati e caratterizzati innovativi materiali adsorbenti, composti da una matrice di gel di silice ed un sale inorganico impregnato nei suoi pori, con temperatura di desorbimento < 100°C e con capacità di assorbimento superiore al 20% in peso. Inoltre è stato realizzato, ed è attualmente in fase di studio sperimentale, un assorbitore con buone caratteristiche di scambio termico basato su uno scambiatore di calore in alluminio proveniente dalla componentistica per autoveicoli. Produzione di combustibili alternativi per autotrazione

Aggiornamento commento sui punti critici

Il punto critico illustrato nel piano annuale riguardava esclusivamente la possibilità di inserimento nella commessa di unità di persole strutturato appartenente all'Ente dato che la ricerca si prefige il raggungimento di obiettivi a medio-lungo termine non facilmente raggiungibili qualora non si potesse disporre di un numero minimo di personale strutturato che garantisca la continuità della ricerca. Tale punto critico continua a permanere.

Collaborazioni

Al momento le collabrazioni indicate nel piano annuale 2005 continuano con tutti i gruppi già indicati.

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Page 236: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commento su eventuali scostamenti

I risultati ottenuti non si sono scostati sostanzialmente da quelli previsti.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati attesi prevedevano:1) l'individuazione di sistemi catalitici per la produzione di benzine sintetiche; 2) preparazione di catalizzatori bifunzianali per la produzione di DME; 3)conoscenza dei meccanismi di reazione di catalizzatori superacidi per la preparazione di addtivi ossigenati per combustibili diesel; 4) individuazione di sistemi efficienti di desulfurazione di combustibili fossili. I risultati conseguiti possono essere così illustrati: Punto 1) sono stati preparati catalizzatori a base di Co-Cu-Ce e Fe-Cu-Ce-K che sono risultati attivi nella reazione di Fischer Tropsch per la produzione di benzine sintetiche a partire da gas di sintesi contenenti anche CO2. Punto 2) è stato studiato un sistema catalitico a base di Cu-ZrO2-zeolite per la produzione di DME da miscele CO2/H2. Tale sistema risulta attivo e selettivo. Punto 3) E stato studiato il meccanismo di formazione dell'acetale (di-ethoxy-ethane) da etanolo e acetaldeide utilizzando un catalizzatore superacido a base di polimeri fluorurati sulfonati. Punto 4) Sono state effettuate misure di adsorbimento selettivo di H2S su materiali ossidi. Celle a combustibile ad Alta Temperatura (MCFC - SOFC)

Aggiornamento commento sui punti critici

Permangono come punti critici la non sufficiente disponibilita' di personale laureato appartenente all'ente e l'adeguamento della strumentazione scientifica al fine di garantire la continuita' dell'attivita' che si prevede a medio-lungo termine.

Collaborazioni

Non si e' avuta alcuna variazione per le collaborazioni

Commento su eventuali scostamenti

Sono stati raggiunti tutti gli obiettivi previsti. Non sono stati registrati significativi scostamenti rispetto ai risultati attesi.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati attesi prevedevano nuovi materiali attivi e strutturali per celle SOFC quali catalizzatori ed elettroliti operanti a temperature inferiori a 750°C, messa a punto di tecnologie per la formatura di celle SOFC; caratterizzazione di celle singole e dimostrazione di ministack SOFC, lo studio di miscele elettrolitiche per celle MCFC. In accordo con la programmazione effettuata sono stati sviluppati componenti e metodologie per celle SOFC quali: catalizzatori a base di Ni-Cu per l'ossidazione diretta del metano, elettroliti basati su polveri nanostrutturate di ceria-gadolinia operanti a temperature inferiori a 750 °C, metodologie per la formatura di celle SOFC basate su elettroliti supportanti e a film sottile; sono state caratterizzate celle singole ed e' stato dimostrato un ministack SOFC operante a temperature intermedie (750 °C). Per le celle MCFC sono state sviluppate nuove miscele elettrolitiche basate su due composizioni di carbonati di litio e sodio ovvero 65%Li2CO3-35%Na2CO3 e la miscela eutettica 53%Li2CO3-47%Na2CO3. I risultati ottenuti sono in ottimo accordo con quelli attesi per questa attivita'. Sistemi di accumulo di idrogeno

232

Page 237: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Aggiornamento commento sui punti critici

Questa ricerca può avere ulteriori significativi avanzamenti con l’individuazione di nuovi materiali assorbenti in grado di accumulare l’idrogeno con elevata capacità specifica. Uno degli aspetti maggiormente critici per tale ricerca consiste nell'avere disponibilità di sofisticate tecniche di analisi; obiettivo realizzabile solo se esiste il presupposto di avere la disponibilità finanziaria per acquisire nuove apparecchiature o aggiornare quelle già esistenti.

Collaborazioni

Non ci sono state variazioni nell'ambito delle collaborazioni previste per le attività di questa commessa.

Commento su eventuali scostamenti

Non ci sono significativi scostamenti tra i risultati attesi e quelli conseguiti.

Confronto tra risultati attesi e risultati conseguiti

I risultati attesi consistevano essenzialmente: 1) nella determinazione sperimentale della cinetica e della capacità massima di accumulo di idrogeno su idruri metallici; 2) nella realizzazione di un modello matematico per descrivere la cinetica di assorbimento di idrogeno su idruri metallici; 3) e nella progettazione di massima di un serbatoio di accumulo di idrogeno con idruro tipo LaNi5. I risultati conseguiti riguardano: 1) determinazione della cinetica e capacità di accumulo di idrogeno su LaNi5 in un intervallo operativo di temperature tra 293K e 333K e pressioni di 0,1 MPa 1,5 Mpa; 2) è stato realizzato un modello di simulazione del meccanismo di attività del letto di idruri basato su bilanci di energia e di massa; 3) è stato redatto un progetto per la realizzazione di un serbatoio di accumulo con idruri con capacità di assorbimento di 1Nm3 di idrogeno.

233

Page 238: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Commesse 2006:

Celle a combustibile a bassa temperatura (DAFC - PEFC)

Dati generali Progetto: Generazione distribuita di energia Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: ENZA PASSALACQUA Elenco dei partecipanti liv. Antonucci Vincenzo I Arico' Antonino Salvatore III Cacciola Gaetano I

liv.Grave' Patrizia VII Modica Esterina VI Passalacqua Enza II

liv.Patti Assunta VI Squadrito Gaetano III

Temi

Tematiche di ricerca Valutazione dei target di efficienza e di costo delle celle a combustibile ad elettrolita polimerico (PEFC, DAFC); individuazione degli sviluppi tecnologici necessari; ricerca e sviluppo di componenti innovativi; dimostrazione per la verifica del funzionamento di prototipi attualmente sviluppati in diverse condizioni di applicazione in modo da valutarne l’efficacia e le problematiche tecnologiche

Stato dell'arte La diffusione dei sistemi a FC richiede che vengano superate le barriere che ancora limitano lo sviluppo e che vengano messi a punto prodotti in grado di competere, per affidabilità, durata e costi con gli altri sistemi di generazione di potenza e con veicoli dai consumi bassissimi e con un minor impatto ambientale rispetto al passato. I sistemi portatili, caratterizzati da elevate autonomia e contenuto energetico sono in grado di competere con le nuove generazioni di batterie al Li

Azioni

Attività da svolgere L'attività riguarderà lo sviluppo di componenti innovativi (catalizzatori, elettrodi, membrane), lo sviluppo di prototipi di stack di celle a combustibile, lo studio dei sistemi applicativi integrati ed è strettamente collegata all'attività contrattuale inerente alla commessa . In particolare, per quel che riguarda i componenti saranno studiati nuovi conduttori protonici e blend di polimeri per membrane per media temperatura (>100°C) e bassa umidificazione, catalizzatori ad elevata area superficiale, GDL ed elettrodi a bassa umidificazione, membrane catalizzate (CCM), MEA per bassa e media temperatura e bassa umidificazione, catalizzatori ed elettrodi tolleranti al CO. Nell'ambito dell'attività rivolta allo sviluppo di prototipi di stack saranno intensificati gli studi di fluidodinamica del flow-field e dell’interfaccia elettrodo-flow field, sarà effettuata la progettazione di uno stack di piccola taglia (fino 1kW) per applicazioni portatili. Nell'ambito dei sistemi integrati saranno sperimentati e caratterizzati prototipi di stack (di potenza superiore a 5 kW) e sistemi integrati PEFC di diversa tecnologia.

234

Page 239: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Punti critici e azioni da svolgere Si ribadisce che per le strategie, a medio e lungo termine, della commessa, è necessaria la presenza di personale di esperienza appartenente all'Ente che garantisca una continuità nelle attività previste.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Tecniche di produzione elettrodi a diffusione gas (GDE)e membrane polimeriche (PEM) per celle ad elettrolita polimerico (PEFC, DAFC, e membrane catalizzate (CM). Sviluppo di GDE e MEA: elettrodi a basso contenuto di Pt, elettrodi tolleranti al CO, elettrodi per media temperatura (< 100°C) e bassa umidificazione. Sviluppo di membrane polimeriche: Nafion re-cast, polisulfone solfonato, poliarilchetone solfonato. Tecniche di caratterizzazione dei componenti: analisi termica, analisi elementare, RXD, SEM, ecc., conducibilità delle membrane. Studi di fluidodinamica del flow-field e dell’interfaccia elettrodo-flow field. Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di stack, dimostrativi e stazioni di prova di piccola potenza per applicazioni portatili e per piccole utenze. Modellistica di cella: modelli meccanicistici ed empirici. Studio e definizione dei protocolli di testing per monocella e stack. Componentistica per celle rigenerative, batterie ed elettrolizzatori

Collaborazioni (partner e committenti) NUVERA FC (stack), DAIMLER (stack e auto), CRF (sistema), Solvay (Membrane), JM (catalizzatori), Istituti CNR (ITAE, IENI, IM, IMM, Università (PG, Roma Tor Vergata, Roma La Sapienza, PI, RC, ecc.)

Finalità

Obiettivi I principali obiettivi per lo sviluppo delle tecnologie polimeriche sono l'aumento del tempo di vita e la diminuzione costi a parità di prestazioni. Questi obiettivi possono essere raggiunti attraverso lo sviluppo di componenti che permettano allo stack di operare in condizioni tali da semplificare drasticamente il sistema. Le competenze principali riguardano lo studio di materiali (particolarmente polimeri), la catalisi, l'elettrochimica, l'ingegneria meccanica, elettrica e dei materiali.

Risultati attesi nell'anno Come risultati dell'attività che si intende svolgere si prevedono di ottenere: - membrane composite o blend ottimizzati per la media temperatura; - catalizzatori, elettrodi, GDL, MEA e procedure per la preparazione di CCM ottimizzati per le diverse applicazioni; - la progettazione di un prototipo di stack da 1kW; - protocolli di testing di stack e sistemi integrati.

Potenziale impiego - per processi produttivi catalizzatori, membrane, elettrodi, stack, dispositivi portatili.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Tali dispositivi possono soddisfare le esigenze individuali e collettive di sistemi per la conversione di energia, ad alta efficienza e basso impatto ambientale, nel settore dei trasporti (Power train, APU), della produzione combinata di energia elettrica e calore per usi stazionari e dell’alimentazione elettrica in sistemi portatili.

Moduli

Modulo: Celle a combustibile a bassa temperatura (DAFC - PEFC) Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

235

Page 240: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9261 206 949 10 1426 150 1305 158 N.D. 1734

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

3 6 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 2 1 8 0 0 0 0 1 12

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

2 4 12 18 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Pompe di calore alimentate da energia termica

Dati generali Progetto: Generazione distribuita di energia Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: GIOVANNI RESTUCCIA Elenco dei partecipanti liv. Brigandi' Antonino VI Campanella Clara VII

liv.Freni Angelo III Maggio Gaetano Domenico III

liv.Restuccia Giovanni II

Temi

Tematiche di ricerca Sintesi di nuovi materiali adsorbenti con elevate capacità di accumulo/rilascio di vapore. - Preparazione di innovative configurazioni di letti adsorbenti con elevate proprietà di trasferimento termico e di massa. Misura sperimentale delle cinetiche di assorbimento intra-particle e dei coefficienti di diffusione di massa inter-particle dei materiali realizzati. -Misura sperimentale dei coefficienti di scambio termico per le diverse configurazioni di letti adsorbenti compatti realizzati. - Realizzazione di un prototipo da laboratorio di climatizzatore ad adsorbimento alimentato da calore

236

Page 241: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

di scarto a bassa temperatura (T<100° C), e relative prove sperimentali per determinare le prestazioni della macchina. -Studio di sistemi trigenerativi basati su motori a C.I. o celle a combustibile e macchine ad adsorbimento

Stato dell'arte Il funzionamento di questi sistemi è basato sulla capacità di alcuni materiali porosi (es. zeoliti) di assorbire reversibilmente vapori non dannosi per l'ambiente (es. acqua). Inoltre, tali sistemi utilizzano energia termica quale fonte primaria. Particolarmente interessante appare oggi la prospettiva di sviluppare sistemi ad adsorbimento alimentati da cogeneratori (trigenerazione), che consentono un notevole risparmio di energia

Azioni

Attività da svolgere Misura delle cinetiche di assorbimento intra-particle dei materiali realizzati. Misura sperimentale dei coefficienti di scambio termico per le diverse configurazioni di letti adsorbenti compatti realizzati. Ottimizzazione delle proprietà termofisiche di un assorbitore da utilizzare in macchine ad adsorbimento alimentato da calore di scarto a bassa temperatura (<100°C). Sviluppo di un climatizzatore ad adsorbimento per autoveicoli. Studio di sistemi trigenerativi basati su motori a C.I. o celle a combustibile e macchine ad adsorbimento.

Punti critici e azioni da svolgere Si ribadisce che il principale punto critico consiste nel non ottimale rapporto tra il numero di ricercatori dell'ente e il numero di ricercatori esterni (assegnisti) coinvolti nella commessa. Si continua ad evidenziare la necessità di risorse per l'aggiornamento di apparecchiature scientifiche per la caratterizzazione dei materiali adsorbenti. A tal riguardo, particolarmente pressante è la necessità di un aggiornamento hardware e software dei sistemi di controllo-regolazione delle due bilance termogravimetriche utilizzate per la caratterizzazione delle proprietà di assorbimento di materiali adsorbenti.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Sono richieste le seguenti competenze: - chimica di base ed applicata (sintesi e caratterizzazione di adsorbenti) - ingegneria meccanica e dei materiali (realizzazione di prototipi da laboratorio) - informatica e matematica (sviluppo di modelli di simulazione)

Collaborazioni (partner e committenti) BIC, Novosibirsk (Rus), Un. di Warwick (UK), RHWT, Aachen (Ger), ECN, Petten (NL), CRF, Torino (IT), Iveco (I), Valeo Thermique Habitacle (F), Enginion AG (D), Treibacher Industrie AG (A), Institut für Kernenergetik und Energiesysteme, Universität Stuttgart (D), Universidad Politécnica de Valencia (E): Tali collaborazioni sono attualmente inserite nell'ambito di specifici contratti (attualmente attivi) con la Unione Europea. Sono iniziate le attività di un ulteriore progetto finanziato dalla CE dalla durata triennale, finalizzato alla realizzazione di climatizzatori ad adsorbimento per autoveicoli

Finalità

Obiettivi L'obiettivo principale è l'aumento della potenza specifica della macchina, sia in termini di peso che di volume, anche un aumento del COP è desiderabile se la sorgente energetica non è gratuita (es. pompe di calore gas-fired).

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Page 242: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risultati attesi nell'anno -Sintesi e caratterizzazione di innovativi materiali adsorbenti con bassa temperatura di desorbimento <100°C e con buone cinetiche di assorbimento/rilascio di vapore d'acqua (coefficiente di diffusività effettiva De>10-6 m2/s). -Realizzazione di un assorbitore da utilizzare in macchine ad adsorbimento alimentato da calore di scarto a bassa temperatura (<100°C)con coefficiente globale di scambio termico U>50 W/m2K. Progettazione e realizzazione di un prototipo da laboratorio (Potenza nominale 2 kW) di climatizzazione alimentato da calore di scarto per applicazioni nel settore automobilistico. Definizione di uno schema di funzionamento di un sistema trigenerativo di piccola/media taglia (<50kw elettrici)basato su motori a C.I. o celle a combustibile e macchine ad adsorbimento.

Potenziale impiego - per processi produttivi Climatizzatori, pompe di calore, trigenerazione.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi L'impiego più conveniente dei climatizzatori ad adsorbimento è nell'utilizzo del calore di cogeneratori per la produzione simultanea di elettricità, calore e/o freddo realizzando così sistemi trigenerativi. L'applicazione economicamente più conveniente è nella climatizzazione del settore terziario.

Moduli

Modulo: Pompe di calore alimentate da energia termica Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9178 81 84 7 350 42 207 108 N.D. 500

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

2 4 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 1 3 0 0 0 0 1 5

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 1 3 5 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

238

Page 243: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Tecnologie e sistemi catalitici per la produzione ed accumulo di idrogeno

Dati generali Progetto: Idrogeno: produzione, trasporto, distribuzione e utilizzo Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: VINCENZO RECUPERO Elenco dei partecipanti liv. Di Salvo Carmelo V Freni Angelo III Freni Salvatore I

liv.Lagana' Massimo VI Maggio Gaetano Domenico III Mondello Natale VI

liv.Pino Lidia III Recupero Vincenzo II Staiti Pietro II

Temi

Tematiche di ricerca Prove finalizzate a valutare l’attività e la stabilità catalitica dei catalizzatori sviluppati per le reazioni di reforming (oxy e autotermico); di water gas shift; di ossidazione selettiva del CO. Prove dimostrative per la valutazione dei processi di abbattimento degli inquinanti gassosi. Studio di processi per la separazione della CO2. Realizzazione e sperimentazione di un sistema di generazione di H2 di piccola taglia (<10 kW), alimentato con metano e/o GPL, da integrare ad uno stack PEFC. Ingegnerizzazione ed industrializzazione del generatore di idrogeno citato. Studio e sviluppo elettrolizzatori ad alta efficienza.

Stato dell'arte In ambito internazionale sono in corso numerose iniziative finalizzate allo sviluppo di sistemi di generazione H2, di piccola e media taglia, con utilizzo di combustibili fossili o da biomasse, per applicazioni stazionarie e mobili. La ricerca è finalizzata allo sviluppo di avanzate unita' di generazione H2 che aumentino la competitivita' di sistemi di produzione di energia elettrica riducendone le dimensioni, i costi, i tempi di avvio; ed aumentando, la durata e la flessibilità di impiego.

Azioni

Attività da svolgere Screening e sviluppo di catalizzatori per le reazioni di: reforming (oxy, autotermico) di idrocarburi leggeri (metano, GPL) e di combustibili liquidi (metanolo, etanolo, benzine); Assemblaggio, prove di collaudo e preliminari prove di funzionamento di un sistema di generazione di idrogeno da 5 kW, alimentato con metano e/o GPL, da integrare ad uno stack di celle a combustibile PEFC.

Punti critici e azioni da svolgere • disponibilità di nuove unità di personale di ricerca e tecnico; • adeguamento della strumentazione scientifica; • acquisizione di finanziamenti finalizzati; • necessità di progetti nazionali integrati.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Competenze in Ingegneria chimica, dei materiali, meccanica; in Chimica e Chimica Industriale. Unità di Generazione di idrogeno da idrocarburi leggeri, mediante processi di reforming, di piccola taglia (1-10 kWe); Membrane di separzione della CO2. Tecniche di caratterizzazione chimico-fisica; prove di attività e stabilità catalitica in microimpianti; analisi gas-cromatografiche e spettrometriche.

239

Page 244: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Collaborazioni (partner e committenti) Ansaldo Ricerche, Sirtis, Enea, Università Messina, Politecnico Torino, Istituto CNR Combustione, SOL, EniTecnologie, SudChemie, Nextech Inc., M.I.W.T..IdroEnergy.

Finalità

Obiettivi Sviluppo di unità prototipo di generatori di idrogeno da 1 – 10 kW equivalenti, da integrare con sistemi di celle a combustibile. Razionalizzazione dell’utilizzo di combustibili tradizionali per applicazioni energetiche. Sviluppo di un processo per la generazione di H2, a partire da biomasse integrabile con sistemi di produzione dell’energia elettrica. Sviluppo di processi e sistemi per la separazione di inquinanti gassosi.

Risultati attesi nell'anno • Valutazione dell’attività di catalizzatori a base di Pt supportato su CeO2 drogato con lantanio, ittrio e gadolinio, per il processo di reforming (oxy ed autotermico) di idrocarburi leggeri. • Preparazione di catalizzatori a base di leghe metalliche: Pt-Ni, Pt-Ru supportati su CeO2 ed ossidi complessi quali le perovskiti (ABO3) • Studio dell’attività catalitica dei campioni nella formulazione di pellets, ed impregnati su strutture monolitiche, per il processo di reforming (oxy ed autotermico) di idrocarburi leggeri. • Valutazione delle metodologie di preparazione di catalizzatori microstrutturati (microchannel) , per il processo di reforming (oxy ed autotermico) di idrocarburi leggeri. • Assemblaggio unità di generazione idrogeno da 5 kWequivalenti, denominata HYGEN II. • Prove di collaudo e di funzionamento dell’ unità di generazione idrogeno da 5 kWequivalenti denominata HYGEN II.

Potenziale impiego - per processi produttivi catalizzatori, generazione idrogeno, purificazione gas di sintesi, celle a combustibile,

- per risposte a bisogni individuali e collettivi i risultati della commessa possono trovare impiego in stazioni di rifornimento idrogeno per applicazioni automotive in particolare, e nel settore del trasporto in generale; nel settore della cogenerazione (elettrica, e termica) sia in applicazioni residenziali che commerciali e industriali, in integrazione, e non, con sistemi di Celle a Combustibile, ovvero per migliorare la qualità delle emissioni generate dalle attività collettive.

Moduli

Modulo: Tecnologie e sistemi catalitici per la produzione di idrogeno Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto Modulo: Purificazione ed Accumulo di Idrogeno Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

240

Page 245: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9249 137 139 10 535 91 367 153 N.D. 779

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

3 5 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

0 0 0 4 0 0 0 0 0 4

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 1 3 5 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Celle a combustibile ad Alta Temperatura (MCFC - SOFC)

Dati generali Progetto: Generazione distribuita di energia Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: ANTONINO SALVATORE ARICO' Elenco dei partecipanti liv.Antonucci Vincenzo I Arico' Antonino Salvatore III Creti' Pasquale VI

liv.Freni Salvatore I Giorgianni Diego V Matera Fabio III

liv.Minutoli Maurizio VI Monforte Giuseppe VI

Temi

Tematiche di ricerca Valutazione dei target di efficienza e costo per celle a combustibile ad ossidi solidi e celle a combustibile a carbonati fusi, individuazione degli sviluppi tecnologici necessari a promuovere la penetrazione di sistemi CHP con celle a combustibile, ricerca e sviluppo di componenti innovativi e la dimostrazione di prototipi operanti in diverse condizioni di carico elettrico-termico al fine di valutare le prestazioni e le problematiche tecnologiche.

241

Page 246: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Stato dell'arte L’emergenza ambientale, la liberalizzazione del mercato dell’energia, fenomeni di convergenza nei settori di distribuzione e fornitura di gas, elettricità e servizi, la volatilità delle risorse convenzionali disponibili e dei loro prezzi richiedono l’utilizzazione di nuove tecnologie di produzione e conversione di energia ad alta efficienza e basso impatto ambientale.

Azioni

Attività da svolgere Sviluppo di componenti per celle SOFC: nuovi elettroliti ceramici protonici, elettroliti anionici operanti a temperature intermedie (700- 800 °C), nuovi catalizzatori anodici per l’ossidazione diretta di combustibili (idrogeno, metano, propano, GPL) e catodi a conducibilita' mista (ionica-elettronica). Testing di stack SOFC. Nuove miscele elettrolitiche per celle MCFC.

Punti critici e azioni da svolgere Al fine di raggiungere gli obiettivi prefissati e di non disperdere il know-how e le competenze acquisite nel settore, si ritiene necessaria una maggiore disponibilita' di personale laureato appartenente all'ente e l’ adeguamento della strumentazione scientifica.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Competenze specifiche su fabbricazione di componenti e dispositivi per celle SOFC e MCFC, caratterizzazione chimico fisica di componenti e diagnostica elettrochimica di celle singole, progettazione e realizzazione stack e stazioni di prova. Analisi di processo

Collaborazioni (partner e committenti) Ansaldo FC (MCFC), Enitecnologie, Pirelli Labs, Eurocoating, Enel (SOFC); CNR-IENI, CNR-ISTEC, CNR-ISMN (SOFC), Università di Reggio Calabria, Università di ROMA2 (SOFC).

Finalità

Obiettivi I principali obiettivi in comune per lo sviluppo delle tecnologie SOFC e MCFC sono l'aumento del tempo di vita e la diminuzione costi a parita' di prestazioni. Questi obiettivi possono essere raggiunti attraverso un ulteriore avanzamento nelle caratteristiche dei componenti attivi che favoriscano parallelamente la semplificazione di stack e di sistema. Le competenze principali riguardano lo studio di materiali (particolarmente ceramici avanzati), l'elettrochimica, l'ingegneria meccanica.

Risultati attesi nell'anno Migliori prestazioni elettrochimiche attraverso l'ottimizzazione di formulazioni di materiali e compositi per celle SOFC. In particolare: catalizzatori per l'ossidazione diretta del metano ed elettroliti basati su polveri nanostrutturate di ceria-gadolinia operanti a temperature inferiori a 750 œC . Formatura di celle SOFC basate su elettroliti protonici ed anionici supportanti e a film sottile; caratterizzazione di celle singole e dimostrazione di stack SOFC.

Potenziale impiego - per processi produttivi Materiali ceramici, Catalizzatori, Ossidazione di metano, Reforming interno, Elettroliti ceramici, Miscele elettrolitiche, Stack di celle a combustibile, Cogenerazione.

242

Page 247: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Generazione distribuita di energia elettrica e termica utilizzando combustibili (idrogeno, metano, etanolo) e processi in grado di garantire alta efficienza e basso impatto ambientale.

Moduli

Modulo: Celle a combustibile ad Alta Temperatura (MCFC - SOFC) Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9242 143 548 10 943 95 786 147 N.D. 1185

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

2 6 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 2 0 7 0 0 0 0 0 9

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

2 4 11 17 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Sistemi di accumulo di idrogeno

Dati generali Progetto: Idrogeno: produzione, trasporto, distribuzione e utilizzo Tipologia di ricerca: Progetti di sviluppo competenze Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: SALVATORE FRENI Elenco dei partecipanti

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Page 248: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Temi

Tematiche di ricerca Le tematiche di ricerca prevedono essenzialmente la progettazione di un serbatoio per accumulo di idrogeno basato su materiali assorbenti, ad elevata efficienza e compatto e la realizzazione di un prototipo in scala di laboratorio di un sistema di accumulo di idrogeno basato su materiali assorbenti, preventivamente caratterizzati attraverso prove di laboratorio.

Stato dell'arte L'accumulo di idrogeno gioca un ruolo chiave nello sviluppo di un sistema energetico basato sull'idrogeno quale vettore principale; diventa fondamentale in settori quali 'l'automotive' e l'utilizzo di fonti energetiche rinnovabili. L'attuale stato dell'arte propone principalmente tre metodologie di accumulo: in gas compresso, liquido in serbatoi criogenici, legato a metalli (idruri metallici). Ognuna di queste tecnologie presenta dei punti critici che limitano la loro applicabilità quali la bassa densità di accumulo per i sistemi a compressione, l'elevato costo energetico per quelli criogenici e l'elevato peso per i sistemi ad idruri.

Azioni

Attività da svolgere L'attività è incentrata sullo sviluppo di sistemi di accumulo di idrogeno su materiali nanostrutturati (nanotubi di carbonio) e su idruri metallici L'attività è principalmente incentrata su: - caratterizzazione di materiali per l'accumulo di idrogeno - misura sperimentale della capacità di accumulo di idrogeno - sviluppo di modelli matematici di simulazione del sistema di assorbimento. - bilanci energetici di sistemi per l'accumulo di idrogeno.

Punti critici e azioni da svolgere La ricerca nel settore può avere significativi avanzamenti solo con l’individuazione di nuovi materiali solidi capaci di accumulare l’idrogeno con elevata capacità specifica. Poichè tale ricerca deve essere necessariamente di base, il punto critico consiste nella mancanza di risorse per tale tipologia di ricerca che difficilmente trova committenti esterni. Azione fondamentale è il reperimento di risorse per la ricerca di base limitatamente allo sviluppo di nuovi materiali.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Le competenze da utilizzare sono: -chimica di base ed applicata (sintesi e caratterizzazione di materiali assorbenti); - ingegneria meccanica (realizzazione di prototipi da laboratorio); - informatica e matematica (sviluppo di modelli di simulazione del serbatoio).

Collaborazioni (partner e committenti) E' attivo un contratto (FISR) sull'accumulo di idrogeno tramite idruri metallici che ha creato fruttuose collaborazioni nel settore (ENEA, SAES GETTERS).

Finalità

Obiettivi Realizzazione di materiali assorbenti che, rispetto ai sistemi attualmente disponibili in commercio, abbiano: 1) maggiore capacità di accumulo di idrogeno; 2) ridotti tempi di ricarica e dimensioni del serbatoio di accumulo più contenute; 3) minore richiesta di energia a parità di condizioni di accumulo.

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Page 249: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risultati attesi nell'anno sintesi di nanotubi di carbonio con elevato grado di regolarità strutturale e morfologica. - individuazione di un protocollo di purificazione-funzionalizzazione selettivo ed efficace - misura sperimentale della capacità massima di accumulo di idrogeno in un ampio intervallo di P, T (1-100 bar, 20-300 °C). - realizzazione di un sistema di accumulo di idrogeno con tempi di ricarica < 30 min.

Potenziale impiego - per processi produttivi La ricerca è di interesse per quei processi produttivi di sintesi di idruri metallici, metallurgia o componentistica nel settore dei trasporti.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi La ricerca cerca di dare un contributo all’avanzamento scientifico- tecnologico per lo sviluppo di mezzi di locomozione ad idrogeno e celle a combustibile.

Moduli

Modulo: Sistemi di accumulo di idrogeno Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+90 0 0 0 0 0 0 0 N.D. 0

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

0 0 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale Altro Totale

0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

0 0 0 0 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

245

Page 250: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Produzione di combustibili alternativi per autotrazione

Dati generali Progetto: Uso razionale dell'energia nei trasporti Tipologia di ricerca: Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: FRANCESCO FRUSTERI Elenco dei partecipanti liv. Bottari Maria VI Di Leonardo Raffaele V

liv.Frusteri Francesco II

liv.Mezzapica Aldo V

Temi

Tematiche di ricerca Studio di sistemi catalitici innovativi per la produzione di benzine sintetiche da fonti energetiche di natura fossile. • Sviluppo di catalizzatori strutturati e di sistemi catalitici bi-funzionali attivi nel processo di produzione di DME da carbone •Approfondimento dei meccanismi di reazione e misure sperimentali di attività di catalizzatori superacidi per la produzione di additivi per combustibile diesel •Studio di sistemi di desulfurazione.

Stato dell'arte Nel settore dei combustibili la ricerca è rivolta principalmente allo studio di sistemi che valorizzino l'impiego di fonti energetiche rinnovabili, vedi biomasse, con produzione di biocombustibili, e quelli fossili alternativi al petrolio (gas naturale e carbone) per la produzione di benzine sintetiche esenti da zolfo e aromatici. La Comunità Europea, al fine di ridurre il consumo di petrolio e contenere l'effetto serra è molto interessata a promuovere iniziative scientifiche in questi settori.

Azioni

Attività da svolgere L’attuale programma di attività di ricerca è articolato come segue: • Produzione di benzine sintetiche mediante la sintesi di Fischer- Tropsch utilizzando catalizzatori a base di Fe al fine di convertire gas di sintesi contenenti CO2• Sintesi diretta di DME da gas di sintesi contenenti CO2 imiegando sistemi catalitici bifunzionali• Produzione di additivi ossigenati per combustibili diesel mediante reazione di bio- etanolo e acetaldeide (derivato dell'etanolo) utilizzando sistemi catalitici solidi superacidi.

Punti critici e azioni da svolgere Azioni: Acquisizione di nuove apparecchiature e sistemi per la realizzazione di nuove unità sperimentali multifunzionali. Formazione del personale mediante corsi specifici e stage all’estero. Nuovi contatti con industrie nazionale operanti nel settore dei combustibili liquidi per autotrazione. Punti critici: la ricerca in oggetto si prefigge obiettivi a medio-lungo termine e pertanto richiede la disponibilità di unità di personale stabile.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Competenze in Chimica, Chimica Industriale e Ingegneria dei materiali. Tecnologie Industriali relative a processi e sistemi catalitici per la produzione di combustibili. Tecniche di indagine morfologiche, strutturale e di supeficie.

246

Page 251: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Collaborazioni (partner e committenti) L'attività scientifica in oggetto è di natura multidisciplinare e pertanto è basata sugli interscambi di conoscenze specifiche tra diverse strutture scientifiche. Le collaborazioni in atto sono sono con Università italiane ed estere ( Milano, Karlsruhe, etc..), industrie interessate alla produzione di catalizzatori ( Sud Chemie, Solvay,)e combustibili (ENI, Snamprogetti), enti pubblici di ricerca internazionali (BIC, CSIC etc...) interessati allo sviluppo di materiali iinovativi.

Finalità

Obiettivi Gli obiettivi principali si possono riassumere come segue: -Sviluppo di sistemi catalitici per la produzione di benzine sintetiche pulite - Sviluppo di catalizzatori bifunzionali per la produzione di DME da gas di sintesi -Sviluppo di sistemi catalitici per la produzione di additivi ossigenati a partire da bio-alcoli -Sviluppo di catalizzatori e processi innovativi di desulfurazione di combustibili fossili.

Risultati attesi nell'anno Individuazione di sistemi catalitici attivi, selettivi e stabili per la produzione di benzine sintetiche pulite. •Preparazione di catalizzatori strutturati e sviluppo di sistemi catalitici bi-funzionali attivi nel processo di produzione di DME •Conoscenza dei meccanismi di reazione di catalizzatori superacidi a base di polimeri sulfonati-fluorurati nel processo di produzione di additivi ossigenati Potenziale impiego • per processi produttivi: Catalizzatori FT; Catalizzatori solidi superacidi, Benzine sintetiche, Bio-combustibili. • per risposte a bisogni individuali e collettivi Utilizzo di risorse energetiche alternative al petrolio (metano, carbone, biomassa) per la produzione di combustibili puliti. Riduzione di inquinanti da autoveicoli mediante impiego di combustibili puliti. Riduzione dell’immissione di CO2 in atmosfera per impiego di bio- combustibili.

Potenziale impiego - per processi produttivi Catalizzatori FT a base di Fe per la produzione di benzine sintetiche senza zolfo e aromatici a partire da gas di sintesi contenenti CO2; Catalizzatori solidi superacidi per la produzione di additivi ossigenati per combustibile diesel ottenuti mediante conversione del bio-etanolo. Catalizzatori bifunzionali per la produzione diretta di DME (combustibile diesel) da gas di sintesi contenente CO2.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi Utilizzo di risorse energetiche alternative al petrolio (metano, carbone, biomassa) per la produzione di combustibili puliti. Riduzione di inquinanti da autoveicoli mediante impiego di combustibili puliti. Riduzione dell’immissione di CO2 in atmosfera per impiego di bio- combustibili.

Moduli

Modulo: Produzione di combustibili alternativi per autotrazione Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

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Page 252: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9149 74 154 7 384 45 273 90 N.D. 519

valori in migliaia di euro

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

1 4 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

0 0 1 2 0 0 0 0 0 3

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

1 1 3 5 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

Centro per la Promozione dell'Innovazione ed il Trasferimento delle Tecnologie Energetiche

Dati generali Progetto: Generazione distribuita di energia Tipologia di ricerca: Progetti di sviluppo competenze Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Sede principale svolgimento: Sede principale Istituto Dip. di prevista afferenza: Energia e Trasporti Responsabile indicato: SALVATORE FRENI Elenco dei partecipanti liv. Antonucci Vincenzo I Arico' Antonino Salvatore III Bottari Maria VI Cacciola Gaetano I

liv.Di Salvo Carmelo V Freni Salvatore I Lufrano Francesco III Matera Fabio III

liv.Mondello Natale VI Recupero Vincenzo II Restuccia Giovanni II Squadrito Gaetano III

Temi

Tematiche di ricerca Nuove tecnologie energetiche prossime alla commercializzazione e prevalentemente basate sull’utilizzo di celle a combustibile, comprendenti generatori di idrogeno, sistemi di accumulo di idrogeno e tecnologie solari ed eoliche.

Stato dell'arte Il settore dei trasporti rappresenta il 20% della spesa energetica mondiale e rimane vincolato per il 95% all’uso di combustibili fossili. La differenziazione delle fonti e la razionalizzazione del ciclo

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Page 253: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

energetico richiedono l’industrializzazione su larga scala di tecnologie in gran parte disponibili, ma anche l’introduzione di soluzioni ancora da ottenere. In questo contesto, grazie ai significativi avanzamenti ottenuti, le celle a combustibile alimentate da idrogeno sono oggetto di crescente interesse da parte delle industrie del settore. E’ questo il senso, ad esempio, del progetto pilota per la produzione di celle a combustibile destinate al trasporto marittimo avviato del polo tecnologico e scientifico di Porto Marghera. Questa commessa punta a creare un supporto scientifico a quelle azioni che possono avere ricadute industriali nel breve e nel medio periodo come lo sviluppo della tecnologia delle celle a combustibile per usi stazionari e per l’autotrasporto. Inoltre, presenterà una serie di attività di complemento, oggi assenti nel mercato, con servizi innovativi in linea con le richieste dei produttori del settore.

Azioni

Attività da svolgere Le attività da svilupparsi nell'ambito della convenzione con la regione Siciliana ricadono in parte nelle competenze dell'ITAE ed in parte in quelle della Direzione Centrale Supporto alla Programmazione e alle Infrastrutture (Sviluppo Edilizio). Le principali attività di competenza dell'ITAE riguardano:i) progettazione delle stazioni di prova per celle a combustibile ad elettrolita polimerico; ii) progettazione delle stazioni di prova per la sperimentazione su generatori d’idrogeno; iii) progettazione delle stazioni di prova per l’accumulo di idrogeno; iv) progettazione della stazione di prova per generatori ad energie rinnovabili; v) progettazione del sistema di controllo ed acquisizione dei dati sperimentali; vi) espletamento delle procedure di bando di gara per l'acquisizione di apparecchiature; vii) collaborazione per quanto concerne le attività di competenza della Direzione Centrale.

Punti critici e azioni da svolgere Per sostenere l’attività contrattuale nel pieno rispetto degli obiettivi da raggiungere nei tempi previsti è indispensabile dotare la commessa di adeguate risorse umane da acquisire a tempo indeterminato, nel caso in cui le competenze saranno importanti anche per la funzionalità operativa futura del centro testing, ed a tempo determinato, ove necessario per un rafforzamento temporaneo. Altro punto critico riguarda la tempestivita con cui si potranno concludere tutte quelle azioni di carattere tecnico-amministrativo- burocratico che l'attività richiede, quali l'acquisizione del terreno ove ubicare il centro testing, il rilascio della concessione edilizia e l'espletamento dell'appalto per la realizzazione di opere murarie e servizi tecnologici e quant'altro necessario per rendere il centro pienamente funzionale.

Competenze, tecnologie e tecniche di indagine Progettazione e realizzazione di impianti per la caratterizzazione e certificazione di sistemi elettrochimici, generatori o sistemi di accumulo di idrogeno, di sistemi per la produzione di idrogeno prodotto per via elettrolitica a partire dall’energia solare e dall’energia eolica. Studio e definizione dei protocolli di testing per sistemi energetici.

Collaborazioni (partner e committenti) NUVERA FC, DAIMLER, CRF, Ansaldo, Enitecnologie.

Finalità

Obiettivi Obiettivo finale del progetto, inserito nell’ambito delle iniziative intraprese dalla Regione Siciliana per il Distretto Tecnologico Trasporti Navali Commerciali e da Diporto, è la promozione, attraverso la creazione di un Centro Tecnologico, dell’integrazione di tecnologie energetiche innovative nel settore

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Page 254: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

della produzione di energia e dei trasporti, con particolare riferimento ai trasporti navali ed alle tecnologie dell’idrogeno.

Risultati attesi nell'anno Progetto esecutivo di stazioni di prova per celle a combustibile ad elettrolita polimerico. Progetto esecutivo di stazioni di prova per la sperimentazione su generatori d’idrogeno. Progetto esecutivo di stazioni di prova per l’accumulo di idrogeno. Progetto esecutivo di stazione di prova per generatori di energie rinnovabili. Progetto esecutivo del sistema di controllo ed acquisizione dei dati sperimentali. Impegno di somme per l'acquisizione di apparecchiature scientifiche. Inoltre, l'acquisizione del terreno, il progetto della struttura edilizia, la licenza edilizia per la costruzione e l'espletamento della gara di appalto per la realizzazione della struttura sono ulteriori risultati da acquisire da parte della struttura centrale del CNR in collaborazione con il personale ITAE.

Potenziale impiego - per processi produttivi La struttura funzionerà come centro di servizi per nuove attività di ricerca e sviluppo pre-competitivo o industriale e come centro di consulenza per attività di sviluppo industriale con attenzione specifica al settore navale ed in particolare i cantieri navali del mezzogiorno. L’attività principale del Centro consisterà nello sviluppo di processi, finalizzati principalmente alla caratterizzazione, certificazione e prova di sistemi elettrochimici ad alta efficienza e di sistemi per la produzione e l’accumulo di idrogeno. Questa finalizzazione principale richiede azioni ausiliarie di sostegno per la progettazione e la realizzazione delle attrezzature specifiche, l’acquisto ed il collaudo delle attrezzature reperibili sul mercato, la manutenzione e l’approvvigionamento.

- per risposte a bisogni individuali e collettivi A livello di risposta a bisogni individuali, le attività della commessa possono dare sostegno alle industrie che operano nel settore dei trasporti, e più in generale, della produzione di energia. A livello collettivo, contribuirà al miglioramento della tecnologia di produzione di sistemi energetici alta efficienza ed a basso impatto ambientale.

Moduli

Modulo: Centro per la Promozione dell'Innovazione ed il Trasferimento delle Tecnologie Energetiche

Istituto esecutore: Istituto tecnologie avanzate per l'energia "Nicola Giordano" Luogo di svolgimento attività: Sede principale Istituto

Risorse commessa 2006

Pers. tempo ind/det

Funz. +

Invest.

Spese da

Fonti Esterne

Spese per Infrastrutt.

tecn.-scient. a gestione accentrata

Totale Risorse da

esercizi precedenti

Massa Spendibile

Costi figurativi

Spese generali

accentrate

Valore Effettivo

1 2 3 4 5=1+2+3+4 6 7=2+3+6 8 9 10=5+6+8+9210 42 2220 8 2480 0 2262 140 N.D. 2620

valori in migliaia di euro

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Page 255: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Unità di personale di ruolo* Ricercatori Totale

3 4 *equivalente tempo pieno

Unità di personale non di ruolo

Associato Dottorando Borsista Assegnista Specializzando Incaricato di ricerca

Professore visitatore

Collaboratore professionale

Altro Totale

N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.

Richiesta nuove unità di personale Tempo determinato Tempo indet. Non di ruolo* Totale

3 2 4 9 *dottorati, borse d i studio, assegni di ricerca

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Page 256: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

Proposte di attività di ricerca spontanea a tema libero presentate

GAETANO CACCIOLA Materiali Innovativi per Tecnologie Energetiche Avanzate Scheda di autovalutazione (attività 2005) Elementi di autovalutazione L’attività dell’Istituto di Tecnologie Avanzate per l'Energia “Nicola Giordano” (ITAE) di Messina è articolata in sette commesse, di cui sei inserite in progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico ed una commessa di curiosità, attivata con fondi ordinari. Tutti e tre i progetti, cui si riferiscono le commesse, sono stati promossi dal dipartimento Energia e Trasporti. L’ITAE opera all’interno dei progetti di dipartimento con obiettivi che si diversificano in funzione del grado di sviluppo applicativo del progetto e vanno, dallo studio dei processi, alle procedure di preparativa e caratterizzazione dei componenti, alla realizzazione e test di prototipi e sistemi. Il carattere multidisciplinare dei diversi programmi è ulteriormente contraddistinto dalle competenze dei ricercatori che partecipano alle commesse (chimici, fisici, ingegneri) e dalle interazioni delle attività tra vari progetti. Nell’ambito delle ricerche sviluppate all’interno delle commesse, sono state intraprese attività di trasferimento tecnologico e di formazione di nuovi ricercatori e tecnici. Le attività di ricerca vengono svolte nell’ambito di programmi della Commissione Europea, di Piani Nazionali e regionali e di contratti con numerose industrie italiane ed estere che contribuiscono ad ampliare il budget ordinario con risorse finanziarie, umane e strumentali. Personale 2005 Ruolo Ricercatori 15 Tecnici 11 Amministrativi 4 A contratto Prest. Opera e lavoro interinale 3 Assegni ricerca 24 Borse di studio 4 Dottorandi 3

TOTALE 64 Budget 2005 TIPOLOGIA IMPORTO (Euro) % su ATTIVITA’ % su TOTALE Ordinario 240.000 10,70 6,50 Contratti Europei 380.000 16,94 10,30 Contratti Nazionali e/o regionali 1.160.700 51,75 31,45 Contratti privati (industrie, etc.) 462.000 20,60 12,52 TOTALE ATTIVITÀ 2.242.700 60,77 Costo del personale di ruolo 1.447.960 39,23 TOTALE COMPLESSIVO 3.690.660 Parametri di valutazione • L’ITAE, grazie allo sviluppo delle tematiche scientifiche su cui si è pionieristicamente concentrata

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Page 257: ENERGIA E TRASPORTI

ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

l’attività di ricerca, rappresenta oggi un riferimento tecnico nazionale per l’industria e per il mondo accademico, interessati a sviluppare programmi applicativi o di base nel settore delle tecnologie energetiche avanzate con particolare riferimento alle tecnologie per la produzione, l’accumulo e l’utilizzo dell’idrogeno. L’ITAE è infatti coordinatore di due importanti progetti nazionali su celle a combustibile cofinanziati al 50% dal MIUR con fondi FISR che si sono conclusi nel 2005 dopo due anni di attività e che hanno visto la partecipazione di gruppi di ricerca industriali (Pirelli, St Microelettronics, Enitecnologie) e accademici (Università di Roma, di Messina, del Piemonte) oltre ad altri istituti del CNR (IENI, ISTEC, IMM, IFPC). Inoltre, da poche settimane è stato avviato il progetto “Celle a combustibile ad elettroliti polimerici e ceramici: dimostrazione di sistemi e sviluppo di nuovi materiali”, che vede ancora l’ITAE coordinatore e Enel, Nuvera, De Nora, Enitecnologie, INSTM e CNR-IENI come partner. La durata del progetto è di 3 anni, il costo previsto 14,5 Milioni di Euro, finanziati al 70% dal MIUR su fondi FISR. Attualmente sono in corso 24 contratti di ricerca di cui 16 relativi a progetti multipartner (8 internazionali e 8 nazionali) e 8 progetti relativi ad attività commissionata da singoli committenti (industrie, enti,etc.) • Le attività delle commesse, la strategia e gli obiettivi risultano perfettamente in sintonia con il VI Programma Quadro della CE Thematic Priority 6.1 “Sustainable Energy Systems”, ed infatti l’ITAE partecipa a 7 progetti europei, ed è stato avviato da pochi giorni un progetto integrato, AUTOBRANE, che coinvolge 30 partner di 10 diversi paesi europei ed è coordinato dal Daimler Chrysler. • L’ITAE ha mostrato una notevole continuità nella capacità di soddisfare le esigenze di ricerca applicativa provenienti dal mondo industriale, testimoniata dai numerosi contratti con industrie ed enti pubblici nazionali ed internazionali che hanno portato ad ottenere percentuali di autofinanziamento, superiore al 50 % a Finanziamento complessivo CNR (incluso il Personale di ruolo) euro 1.687.960 b Finanziamento da terzi euro 2.002.700 c TOTALE Finanziamento euro 3.690.660 d Fattore di amplificazione (c/a) 2,186 • Centinaia di pubblicazioni su riviste internazionali e partecipazioni a congressi testimoniano la consolidata posizione leader che l’Istituto ha raggiunto nel settore. Da uno studio redatto dall’ISI nel 2003 risulta che nel settore delle celle a combustibile, l’ITAE ha prodotto pubblicazioni scientifiche di interesse internazionale dal 1993 al 2003 in numero tale da essere classificato al quarto posto fra le istituzioni mondiali esaminate e 4 ricercatori dell’ITAE risultano tra i primi 20 al mondo per numero di citazioni. Negli ultimi anni sono state prodotte pubblicazioni scientifiche caratterizzate da Impact Factor medio maggiore di 2. La qualità delle pubblicazioni è testimoniata da un buon Citation Impact (rapporto tra il numero di citazioni ricevute e numero di articoli pubblicati). Naturalmente i dati relativi al 2005 sono provvisori 2002 2003 2004 2005 Numero pubblicazioni 18 16 27 12 Numero pubblicazioni JCR 15 12 24 11 IF medio 1,77 2,39 2,03 3,00 Numero di citazioni massime per articolo* 21 20 33 4 Citation Impact * 7,1 8,7 3,9 0,5 * Gli ultimi due dati sono calcolati facendo riferimento alle citazioni rilevate da SCOPUS (database multidisciplinare bibliografico sviluppato da Elsevier che contiene 14.000 titoli di oltre 4.000 editori; su http://www.scopus.com) ad ottobre 2005, e si riferiscono ovviamente solo alle riviste censite da questo database. In particolare, CI è dato dal rapporto tra il numero di citazioni e il numero di articoli pubblicati censiti da SCOPUS. • I risultati dell'attività sono stati oggetto di presentazioni scientifiche in numerosi convegni internazionali e nazionali, dove i ricercatori dell’ITAE sono intervenuti con presentazioni orali (51), con presentazioni sotto forma di poster (20) e con presentazioni orali ad invito (18). Inoltre sono stati presentati dispositivi e componenti in alcune fiere tematiche (2) sull’energia. Inoltre, l’istituto ha partecipato alla settimana della cultura in collaborazione con numerose scuole della provincia e con l’Università di Messina.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

• Nel contesto europeo, l’ITAE si colloca a pieno titolo sia per l’attualità ed interesse delle attività che svolge sia per la qualità e il numero delle collaborazioni scientifiche che ha attivato con i gruppi di ricerca che operano nel settore dell’energia. • Il principale punto di forza dell’ITAE è costituito dalla pluriennale e costante attività nel settore, mentre il punto di debolezza è la scarsa disponibilità di risorse umane e finanziarie di tipo istituzionale.

Proposta di interventi organizzativi La più evidente difficoltà nel gestire l'attività di ricerca, è legata al numero di personale che, anche se finalizzato e concentrato su specifiche tematiche, non è sempre sufficiente per poter seguire le varie filiere di ricerca che si aprono a ventaglio in un settore come quello dell’idrogeno o più in generale delle tecnologie energetiche innovative. Per rimediare a questa limitazione si sono intraprese da tempo alcune azioni: - attività formativa, che consiste nel seguire tesi di laurea richieste da diverse università, anche non siciliane, nell’assegnare borse di studio a neolaureati nel partecipare, mediante convenzioni, a corsi di dottorato. Inoltre, l’attività formativa viene esercitata su personale già dotato di esperienza post-laurea, mediante l’attribuzione di assegni di ricerca nell’ambito di specifici progetti. Ovviamente l’attività formativa potrà concretizzarsi in un auspicabile incremento del personale in organico, o in assunzioni a contratto a tempo determinato o comunque nel favorire l’inserimento dei giovani in un settore in ampia crescita, le cui potenzialità industriali dipendono dalle attività di trasferimento tecnologico su cui l’ITAE sta investendo. Accanto alle problematiche relative al personale, si prevedono interventi anche sui laboratori, infatti,raccogliendo la sempre crescente domanda proveniente dal mondo industriale, si sta cercando di potenziare l’infrastruttura di ricerca per realizzare laboratori in grado di provare sistemi energetici (celle a combustibile, generatori di idrogeno, etc.) di maggiore potenza (10-50 kW). A tale scopo è stato predisposto un progetto per la realizzazione di un centro per la promozione dell’innovazione ed il trasferimento delle tecnologie energetiche, che si pone come obiettivo prioritario la realizzazione di laboratori dotati di stazioni di prova per caratterizzazione e standardizzazione di nuove tecnologie energetiche prossime alla commercializzazione. L’iniziativa è sostenuta dall’Assessorato all’Industria della Regione Sicilia, ha avuto una prima approvazione nell’ambito dei Programmi Integrati territoriali del comune di Messina, finanziati dalla Regione Sicilia, relativamente a due stazioni di prova per celle a combustibile e generatori di idrogeno e sta per essere inserita in un accordo tra Ministero Ambiente, Regione Sicilia e CNR nell’ambito dei distretti tecnologici finanziati dal MIUR. L'organizzazione delle commesse e dei progetti dipartimentali richiede un aggiornamento in funzione dell'avvio delle iniziative sopradescritte e dei progetti nazionali ed europei attivati negli ultimi mesi.

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ISTITUTI Dati generali e Attività Energia e Trasporti

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