Questo sito Web utilizza i cookie in modo da poterti offrire la migliore esperienza utente possibile. Le informazioni sui cookie sono memorizzate nel tuo browser e svolgono funzioni come riconoscerti quando torni sul nostro sito Web e aiutare il nostro team a capire quali sezioni del sito Web ritieni più interessanti e utili. Per maggiori informazioni consulta la nostra Privacy Policy.
Assorbitori ultra-refrattari per generazione di energia a concentrazione solare
CSP
Responsabile: Diletta Sciti
Personale coinvolto: Laura Silvestroni, Elena Landi, Luca Zoli
L’energia solare è una fonte di energia sicura, sostenibile e conveniente. Attualmente la massima temperatura di esercizio di un impianto solare è inferiore a 800K a causa della degradazione dei suoi costituenti. Tuttavia l’efficienza di un impianto solare termico aumenta all’aumentare della temperatura e quindi il problema potrebbe essere risolto aumentando la stabilità chimica e le proprietà radiative ad alta temperatura delle sue componenti.
I ceramici ultra-refrattari (Ultra High Temperature Ceramics), come boruri e carburi dei metalli di transizione, sono materiali promettenti per le applicazioni nel settore aerospaziale come protezioni termiche. Un’altra potenziale applicazione è nel campo solare, come assorbitori di energia solare. Gli UHTC possiedono proprietà molto vantaggiose, come punti di fusione molto alti o buone proprietà termo-meccaniche ad alta temperatura, che possono essere sfruttate per aumentare le temperature di esercizio negli impianti solari a concentrazione. Dal punto di vista ottico sono materiali intrinsecamente selettivi e quindi molto promettenti per questo tipo di applicazione.
CNR-ISTEC sviluppa materiali ceramici ultra-refrattari densi o porosi, modificati tramite incisione chimica (Università di Ferrara) o via laser (in collaborazione con ISM-CNR), e ne studia le proprietà ottiche in collaborazione con CNR-INO.
Principali collaborazioni
- CNR-INO
- CNR-ISM
- CNRS-PROMES
- Università di Ferrara
Progetti
Pubblicazioni e brevetti
- E. Sani, L. Mercatelli, M. Meucci, L. Zoli, D. Sciti, Lanthanum hexaboride for solar energy applications; Sci. Rep. 7, 40730 (2017)
- Sciti D., Silvestroni L., Mercatelli L., Sans J.-L., Sani E., Suitability of ultra-refractory diboride ceramics as absorbers for solar energy applications, Solar Energy Materials and Solar Cells, 109 (2013), 8-13
- Mercatelli L., Sani E., Jafrancesco D., Sansoni P., Fontani D., Meucci M., Coraggia S., Marconi L., Sans J-L., Beche E., Silvestroni L. and Sciti D., Ultra-Refractory Diboride Ceramics For Solar Plant Receivers, Proceedings of SolarPACES 2013, sept 2013, Las Vegas, USA
- Sani E., Mercatelli L., Sans J-L., Silvestroni L., Sciti D., Porous and dense hafnium and zirconium ultra-high temperature ceramics for solar receivers, Optical Materials, 36 (2) (2013) , 163-168
- Sciti D., Silvestroni L., Sans J-L., Mercatelli L., Meucci M., Sani E., Tantalum diboride-based ceramics for bulk solar absorbers, Solar Energy Materials And Solar Cells, 130 (2014), 208-21
- Sani E., Meucci M., Mercatelli L., Jafrancesco D., Sans J-L., Silvestroni L., Sciti D., Optical properties of boride ultrahigh-temperature ceramics for solar thermal absorbers, Journal of Photonics For Energy, 4 (2014), 045599-1-8
- Sani E., Mercatelli L., Sans J-L., Sciti D., Optical properties of black and white ZrO2 for solar receiver applications, Solar Energy Materials and Solar Cells, 140 (2015), 477-482
- Sani E., Mercatelli L., Meucci M., Balbo A., Silvestroni L., Sciti D., Compositional dependence of optical properties of zirconium, hafnium and tantalum carbides for solar absorber applications, Solar Energy, 131 (2016), 199-207
- Sani E., Mercatelli L., Meucci M., Silvestroni L., Balbo A., Sciti D., Process and composition dependence of optical properties of zirconium, hafnium and tantalum borides for solar receiver applications, Solar Energy Materials and Solar Cells, 155 (2016), 368-377
- Musa C., Licheri R., Orrù R., Cao G., Sciti D., Silvestroni L., Zoli L., Balbo A., Mercatelli L., Meucci M., Sani E., Processing, mechanical and optical properties of additive-free ZrC ceramics prepared by spark plasma sintering, Materials, 9 (6) (2016), 489
- D.M. Trucchi, A. Bellucci, M. Girolami, P. Calvani, E. Cappelli, S. Orlando, R. Polini, L. Silvestroni, D. Sciti, A. Kribus, “Solar Thermionic-Thermoelectric Generator (ST2G): concept, material engineering, and prototype demonstration”, Advanced Energy Materials (2018) 1802310.
- R. Licheri, C. Musa, A.M. Locci, S. Montinaro, R. Orrù1, G. Cao, L. Silvestroni, D. Sciti, N. Azzali, L. Mercatelli, E. Sani, “Ultra-High temperature Porous Graded Ceramics for Solar Energy Applications”, Journal of the European Ceramic Society, 39 [1] 72-78 (2019).
- L. Silvestroni, D. Sciti, A. Balbo, R. Licheri, C. Musa, R. Orrù, G. Cao, L. Mercatelli, N. Azzali, E. Sani, “An overview of ultra-refractory ceramic absorbers for thermodynamic solar energy generation at high temperature”, Renewable Energy 133 (2019) 1257-1267.
- US2015207457 (A1)-THERMIONIC CONVERTER DEVICE, Inventors: Trucchi D. M.; Cappelli E.; Orlando S.; Sciti D.