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Materiali ceramici avanzati per applicazioni ad alte temperature


In dirittura d'arrivo la revisione della norma internazionale ISO 18755:2005 coordinata da CertiMaC. Un traguardo importante che trasmetterà impulso all'intero settore dei materiali ceramici avanzati. Ripercorriamo qui le tappe principali del progetto di cui siamo orgogliosi di essere promotori e capofila.
Materiali ceramici avanzati per applicazioni ad alte temperature
[19 agosto 2020] Nell'ambito del progetto di ricerca NexTower che ha come obiettivo lo sviluppo di sistemi di concentrazione solare (CSP) a torre ad alte prestazioni, un ruolo cruciale è svolto dai materiali ceramici avanzati. Di particolare importanza le loro proprietà di scambio termico che influiscono sulle prestazioni dell'intero sistema.
 
CertiMaC nel corso delle attività di caratterizzazione termofisica dei nuovi materiali ceramici messi a punto nel progetto ha sviluppato una proposta di emendamento alla norma esistente, la ISO 18755.

Obiettivo è approdare ad uno  standard unico per la caratterizzazione completa dei materiali ceramici avanzati e ceramici tecnici. La richiesta di emendamento è stata accettata dagli organi competenti e ci troviamo ora in dirittura d'arrivo con l'iter di revisione della norma il cui coordinamento è stato affidato a CertiMaC.
 
 
Ambito in cui nasce la richiesta di revisione della norma internazionale: il progetto NexTower

La richiesta di revisione della ISO 18755: 2005 Ceramici tecnici avanzati Determinazione di diffusività termica di ceramiche monolitiche con il metodo laser flash (revisione sistematica) è stata formulata da CertiMaC e UNE (entrambi partner ufficiali di NexTower) agli organismi di standardizzazione competenti - ISO / TC 206 e CEN / TC 184 - nell'ambito delle attività di NexTower.

NexTower è un progetto di ricerca HORIZON 2020 (lead partner ENEA) che ha come obiettivo lo sviluppo di sistemi di concentrazione solare (CSP) a torre ad alte prestazioni grazie allo sviluppo di materiali innovativi (materiali ceramici avanzati) caratterizzati da alta durabilità e alta efficienza termodinamica.

Nell'ambito del progetto NexTower, CertiMaC svolge un ruolo di rilievo nel processo di standardizzazione e sviluppo normativo dei materiali ceramici avanzati messi a punto dai partner di progetto.

Importanza dei materiali per l'efficienza dei sistemi di concentrazione solare

Le tecnologie inerenti la concentrazione dell'energia solare differiscono per:
● tipo e forma del ricevitore;
● natura del fluido termovettore;
● capacità di immagazzinare energia termica per trasformarla in calore di processo o elettricità su richiesta.

Un ruolo fondamentale è svolto dal ricevitore solare e dai materiali scelti per la sua realizzazione. La scelta dei materiali per il ricevitore solare è condizionata da molti parametri, quali l'intervallo di temperatura in cui l'impianto opera e le proprietà di scambio termico dei materiali che influiscono sulla prestazione dell'intero sistema.

Nell'ambito del progetto, i partner LiqTech ed EngiCer hanno sviluppato nuovi materiali ceramici per ricevitori solari di nuova generazione capaci di operare a temperature di almeno 800°C, con cicli termici estremi e senza danneggiamenti per una vita utile di 20-25 anni.

Caratterizzazione termofisica dei materiali ceramici per ricevitori solari di nuova generazione

CertiMaC ha condotto la caratterizzazione termofisica dei nuovi materiali ceramici sviluppati. L'attività di analisi e test sperimentali per determinare le proprietà di scambio termico di questi nuovi materiali ha evidenziato diverse lacune nella normativa attuale.
 
Con l'intento di contribuire al superamento di tali gap, CertiMaC ha sviluppato in partnership con UNE, Spanish Association for Standardisation, una proposta di emendamento alla norma esistente, la ISO 18755:2005 volta alla determinazione della diffusività termica dei materiali ceramici mediante tecnica Laser Flash.

La diffusività termica è un parametro fondamentale che descrive la trasmissione del calore in condizioni non stazionarie e indica quanto velocemente un corpo si adatti ad una variazione della temperatura.

Obiettivi dell'emendamento alla norma ISO 18755

L'obiettivo dell'emendamento proposto da CertiMaC, in partnership con UNE, consiste nella elaborazione di una appendice aggiuntiva finalizzata ad integrare tutti gli elementi (ad oggi mancanti) per una caratterizzazione completa del materiale da un punto di vista termo-fisico.
 
Si andranno pertanto ad introdurre e a descrivere le condizioni necessarie alla determinazione del calore specifico dei materiali ceramici in esame consentendo così, note la diffusività termica, il calore specifico e la densità, l'estrapolazione della conducibilità termica.

Ruolo e coinvolgimento di CertiMaC

CertiMaC ha coordinato la fase della caratterizzazione termofisica e ha sviluppato insieme ad UNE la proposta di emendamento allo standard esistente ISO 18755. Non solo la proposta di revisione della ISO 18755 formulata da CertiMaC è stata accettata dal Comitato tecnico ISO/TC 206, prevedendo di inserire l'allegato 6 nella sua futura edizione.

CertiMaC è stato altresì ufficialmente nominato responsabile del progetto di revisione della norma.

L'esito positivo della votazione del 25 Luglio 2020 da parte del comitato internazionale ISO TC 206 permetterà di procedere con il processo di revisione sistematica integrando la proposta di emendamento formulata da CertiMaC. Il processo di revisione ha durata prevista di 24 mesi.

Vantaggi apportati dalla revisione

Il valore aggiunto della proposta di integrazione consiste nel poter caratterizzare in modo completo il materiale in esame con un unico strumento e seguendo una sola norma di riferimento.
Ciò consente, al livello di processo produttivo, una riduzione dei tempi di analisi, di attività di caratterizzazione e una possibile riduzione del tempo di immissione sul mercato dei nuovi materiali ingegnerizzati.

Un traguardo importante nel campo dell'innovazione dei materiali

Grande soddisfazione per gli esperti di termica dei materiali di CertiMaC che vedono le loro attività di ricerca trasformarsi in contributo concreto per l'innovazione nel settore dei materiali avanzati.

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PICCOLO GLOSSARIO PER ORIENTARSI
  • NexTower
Obiettivo di NexTower è sviluppare una serie di materiali innovativi in grado di aumentare le prestazioni dei sistemi di concentrazione solare (CSP) a torre ad aria atmosferica, per renderli commercialmente competitivi nel mercato dell'energia dopo il 2020.

CertiMaC è tra i partner del progetto (ENEA lead partner), in particolare è responsabile del Work Package 4 “Lab Scale Characterization & Furnace Testing” di cui coordina tutte le attività sperimentali riguardanti lo sviluppo e la validazione dei ricevitori solari ceramici.
 
>> Scopri di più su NexTower: www.certimac.it/IT/Nextower
 
 
▪ ISO 18755:2005 Ceramici tecnici avanzati - Determinazione di diffusività termica di ceramiche
monolitiche con il metodo laser flash.
 
ISO / TC 206 Technical Committee ISO nell'ambito: Ceramici tecnici avanzati
 
 CEN / TC 184 Technical Committee CEN nell'ambito: Ceramici tecnici avanzati
 
EN 821-2:1997 Ceramici tecnici avanzati. Ceramiche monolitiche. Proprietà termofisiche. Determinazione della diffusività termica con il metodo laser flash
 
 
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