Materiali ceramici tecnici avanzati
All’atto dell’inserimento di ENEA quale socio di maggioranza nella compagine azionaria di FN, le attività della Società si sono concentrate, in parallelo alla tematica sulle celle a combustibile, sulla ricerca e sviluppo di materiali ceramici tecnici avanzati e relative tecnologie di fabbricazione. In questo ambito FN ha partecipato a diversi progetti di ricerca, fra cui si citano i principali:

Dal 2005 al 2007 FN è stata coinvolta, insieme ad IPASS e CIRIAF, in due progetti di ricerca promossi dall’APAT, nell’ambito dei quali ha potuto partecipare ad attività interdisciplinari relative allo studio dell’interazione fra radiazioni non ionizzanti e materia vivente (insieme con l’Università di Roma 3 - Dip. di Ingeneria, l’Università di Perugia - Dip. di Ingegneria e di Medicina, Sez. di Farmacologia) ed anche sviluppare in proprio nuovi materiali e tecnologie.
 

Grazie al patrimonio di competenze acquisite nel corso degli ultimi anni, FN ha sviluppato tecnologie di fabbricazione di compositi a matrice ceramica (del tipo SiCfibra – SiC, Cfibra – SiC, Cfibra – C). E’ stata qualificata in ambito europeo EFDA (European Fusion Development Agreement), ove si è aggiudicata un contratto per la fornitura di pannelli compositi bidimensionali e tridimensionali in fibre di SiC, infiltrati con il metodo CVI (Chemical Vapor Infiltration) e PIP (Polymer Infiltration Pyrolisis). L’attività si è svolta in collaborazione con Man Tecnologie.
Sempre in ambito compositi a matrice ceramica, FN ha lavorato per il CIRA (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali), realizzando tre prototipi di “nose” per il veicolo spaziale senza uomini a bordo (PRO.RA. USV) sviluppato dallo stesso CIRA. Nell’ambito di un contratto di ricerca con ENEA, FN ha potuto realizzare e mettere a punto un dispositivo per l’infiltrazione di Carbonio e/o Carburo di Silicio mediante la tecnica CVI. Tale dispositivo ed il know how esclusivo sviluppato permettono ad FN di poter acquisire contratti di fornitura e partecipare a progetti di ricerca anche in ambito internazionale (ad esempio, collaborazioni con Alenia e con l’Università La Sapienza di Roma per la fornitura di pannelli in composito per applicazioni aerospaziali).
 

Dal 1990 FN è coinvolta con ENEA nel settore delle celle a combustibile a carbonati fusi. Grazie alla partecipazione ad un progetto di ricerca finanziato dall’Istituto Mobiliare Italiano, ha realizzato un impianto per la colatura su nastro, con il quale è stata poi messa a punto una linea di produzione pre-industriale, che le ha consentito di soddisfare contratti di fornitura per diversi lotti di componenti porosi allo stato “green” (anodi e catodi) e di matrici (alcune migliaia di m2) per Ansaldo Fuel Cell Company (AFCo). Attualmente FN sta mettendo a punto una tecnologia di formatura originale alternativa alla tradizionale colatura su nastro: si tratta dell’estrusione in plastico.

Sempre nell’ambito delle celle a combustibile ad alta temperatura, FN dispone di un dimostratore tecnologico a celle MCFC da 125 kW, denominato TECNODEMO, realizzato per conto del Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio, su progetto AFCo, funzionante dal giugno del 2005 (anche con componenti porosi forniti da FN) e condotto, per attività di sperimentazione, da personale AFCo con la collaborazione di FN. 
 

ACCFA “Applicazione delle celle a combustibile nelle filiere agroalimentari”, finanziato dal Ministero delle Politiche Agricole e Forestali, di durata quadriennale.
Partecipanti: IPASS (Ingegneria per l’Ambiente e lo Sviluppo Sostenibile), CIRIAF, FN, Azienda agricola “Parco dei Lecci”.
Tema: progettazione, realizzazione e testing di un impianto funzionante con celle MCFC di piccola taglia (1 kW) per applicazioni cogenerative stazionarie nell’ambito di filiere agroalimentari.

“Celle a combustibile di piccola taglia per la cogenerazione distribuita come soluzione per il risparmio energetico e la salvaguardia dell’ambiente”, finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Torino, in ambito Bando Alfieri, di durata biennale.
Partecipanti: CIRIAF (Consorzio Interuniversitario di Ricerca sull’Inquinamento da Agenti Fisici), FN.
Tema: studio e realizzazione di un impianto pilota funzionante con celle a combustibile MCFC di piccola taglia finalizzato a soddisfare i fabbisogni energetici (termico ed elettrico) di baite di montagna piemontesi e valdostane non raggiunte dalla rete elettrica.
 
 

“Sviluppo di tecnologie innovative per le applicazioni stazionarie cogenerative delle celle a combustibile”, progetto in ambito Accordo di programma (D.M. 23.03.06) M.S.E. – ENEA – FN, triennale, per lo sviluppo di nuove tecnologie di sintesi di polveri e di formatura per matrici e componenti porosi per MCFC.

Tema del primo anno di progetto: sviluppo di tecnologie di fabbricazione alternative alla colatura su nastro (formatura in plastico) con il vantaggio di un’elevata produttività e la possibilità di eliminare solventi (e quindi i costi ambientali e di smaltimento), rendendo la filiera ancora più eco-compatibile.

In parallelo sviluppo di sintesi di polvere di gamma alluminato di litio necessaria per la realizzazione delle matrici per celle MCFC e di impianto di testing di matrici in plastico sviluppate nel progetto.
 
 

PFHC - “Progetto e sviluppo di celle a combustibile ad ossidi solidi per alimentazione poli-combustibile”, finanziato da parte della Regione Piemonte, di durata biennale.

Partecipanti: Politecnico di Torino (Dipartimento di Energetica - DENER), Università del Piemonte Orientale (Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Vita - DISAV), FN.
Tema: il progetto è volto allo sviluppo di celle a combustibile ad ossidi solidi per alimentazione a policombustibili (Poly-Fuel Hot Cell - PFHC). Il ruolo di FN nel progetto suddetto riguarda, principalmente, lo studio, lo sviluppo e la realizzazione di componenti piani (anodi) per la cella SOFC.

 

L'ottenimento di idrogeno con catalizzatori comporta lo studio e lo sviluppo di catalizzatori innovativi da utilizzare in processi la cui definizione dipende dall'utilizzo che viene fatto dell'idrogeno stesso. Questo lavoro è svolto in collaborazione con Enti di Ricerca Universitari che provvedono alla ricerca di base, alla formulazione su scala di laboratorio e alla caratterizzazione dei catalizzatori stessi.
 

Attualmente sono attive due linee di ricerca:

Il progetto FISR - Bando 2001 – “Realizzazione di programmi strategici” D.M. 17 Dicembre 2002, Progetto Vettore Idrogeno – “Sistemi innovativi di produzione di idrogeno da energie rinnovabili”, propone lo studio, la realizzazione ed il monitoraggio di sistemi innovativi per la produzione di idrogeno mediante energie rinnovabili con ridotto impatto ambientale. Le linee di ricerca prevedono l’impiego integrato di metodologie e processi appartenenti a differenti ambiti scientifici: fotosonolisi, fotoelettrolisi, elettrosonolisi, processi fotobiochimici, cicli termochimici e di reforming, valorizzazione di biomasse di scarto.
Nell’ambito del progetto FN si propone di realizzare presso la propria sede, avvalendosi della collaborazione di ENEA, un impianto dimostrativo elio-termico per l’ottenimento di idrogeno mediante l’utilizzo di collettori solari per fornire l’energia necessaria all’innesco e al mantenimento del processo di reforming catalitico dell’etanolo.
 

Partecipano al progetto, oltre a FN S.p.a. - Nuove Tecnologie e Servizi Avanzati, altre quattro unità operative:

- Consorzio IPASS S.c.a.r.l.

- CIRIAF - Centro Interuniversitario di Ricerca sull’Inquinamento da Agenti Fisici Atmosferici

- Environment Park S.p.A

- Politecnico di Torino

Il progetto propone lo studio, la realizzazione ed il monitoraggio di sistemi innovativi per la produzione di idrogeno mediante energie rinnovabili con ridotto impatto ambientale. Le linee di ricerca prevedono l’impiego integrato di metodologie e processi appartenenti a differenti ambiti scientifici: fotosonolisi, fotoelettrolisi, elettrosonolisi, processi fotobiochimici, cicli termochimici e di reforming, valorizzazione di biomasse di scarto. Nell’ambito di questo progetto FN realizzerà presso la sua sede, avvalendosi della collaborazione di ENEA, un impianto dimostrativo elio-termico per l’ottenimento di idrogeno mediante l’utilizzo di collettori solari per fornire l’energia necessaria all’innesco ed al mantenimento del processo di reforming catalitico dell’etanolo.

Il lavoro è articolato in 3 fasi:

Fase 1 - Individuazione dei parametri progettuali del dispositivo di captazione e concentrazione dell’energia solare. In questa fase verranno elaborate soluzioni impiantistiche propedeutiche al progetto di massima dell’impianto. La soluzione dovrà recepire i risultati che si otterranno dalle attività sperimentali sulla catalisi che avrà come obiettivo lo sviluppo di un catalizzatore attivo fino a 500°C.
È quindi indispensabile che la soluzione proposta sia “versatile”, in grado cioè di essere modificata in funzione delle soluzioni che verranno adottate per la realizzazione del catalizzatore. Durante questa fase saranno quindi definiti ill dimensionamento dell’impianto, i materiali da utilizzare e gli eventuali limiti alla versatilità della soluzione proposta che possano condizionare le caratteristiche del catalizzatore da utilizzare quindi nell’impianto.

Fase 2 - Studio del catalizzatore e prove catalitiche. In questa fase, con l’ausilio di Enti di Ricerca universitari, sarà individuato e prodotto un catalizzatore che possa lavorare a temperature fino a 500°C. Verranno inoltre eseguite le prove catalitiche necessarie a stabilire le condizioni ottimali di esercizio (temperatura, composizione della miscela acqua/etanolo rapporto portata/quantità di catalizzatore, etc..) e l’efficienza del catalizzatore sperimentale da utilizzare nel dispositivo di captazione, in funzione del suo utilizzo.

Fase 3 - Progettazione e realizzazione di un impianto dimostrativo elio-termico. Durante questa fase le attività previste sono le seguenti: progettazione esecutiva dell’impianto, predisposizione dei disegni esecutivi, realizzazione dell’impianto e collaudo finale.

La conclusione del progetto è prevista per l’inizio di Agosto 2009.

 

In questo settore FN è in grado sia di sviluppare compound plasto – magnetici ad hoc in funzione delle specifiche esigenze sia di fornire servizi di magnetizzazione e caratterizzazione magnetica.
I magneti permanenti sono importanti in numerosi prodotti. Il loro impiego è irrinunciabile in apparecchi elettrodomestici come pure nella tecnologia delle comunicazioni, nei comandi, nei generatori, nei motori e negli elettromedicali. I campi di impiego dei magneti permanenti si stanno sempre più espandendo, coprendo aree che vanno da applicazioni semplici fino all’alta tecnologia in campo aerospaziale.

I tipi principali di magneti permanenti sono costituiti da materiali:
- ceramici (ferriti)
- metallici (a base di terre rare)
- legati con plastiche (plastomagneti)

Magneti in ferrite dura
Le ferriti di bario e stronzio sono componenti a basso costo, affidabili ed efficienti che trovano largo impiego nelle tecniche di automazione, dei comandi ed in quelle di misura.

Magneti in terre rare
Rispetto ai magneti tradizionali, questi magneti sensibilmente più potenti, si basano principalmente sulle leghe metalliche tra terre rare (ad esempio Samario, Neodimio) e metalli di transizione (ad esempio Cobalto, Ferro). Possiedono valori elevati di campo coercitivo e di Br.

Magneti in PlastoNdFeB
Consistono di materiale magnetico NdFeB e di resina epossidica o di materiale termoplastico (poliammide). Il neodimio libero che si trova nei sinterizzati è qui presente solo in piccole parti. La componente metallica dei magneti è perciò sensibilmente più resistente dell’analogo materiale sinterizzato. Con l’elevata percentuale di plastica (fino al 20% in volume) che circonda il materiale magnetico, le rimanenti parti sensibili vengono ulteriormente protette. Un’eventuale corrosione superficiale penetra solo molto lentamente nel corpo del magnete. I magneti sono utilizzabili, nella maggior parte degli impieghi, senza protezione. In impieghi particolarmente critici si può inserire un rivestimento in plastica che offre una protezione adatta. Viene evitato il distacco di particelle che pregiudica la funzione ed i magneti divengono resistenti agli agenti chimici.
Un vantaggio ulteriore dei plastomagneti è rappresentato dalla possibilità di ottenere forme complesse direttamente da stampaggio senza lavorazioni meccaniche, nonché di co-stampare parti magnetiche e parti non magnetiche al fine di ottenere un oggetto finito, senza l’impiego di colle o altri additivi che potrebbero rappresentare un anello debole nel funzionamento del componente stesso.

- isteresigrafo Hystergraf I – 200S – 2 – Laboratorio Elettrofisico, con giogo a bobine fisse, corredato di kit di temperatura LT 200 per misure fino a circa 200°C; tale apparecchio permette di determinare le proprietà magnetiche intrinseche dei materiali (induzione residua, forza coercitiva, BHmax, permeabilità magnetica, coefficiente di temperatura) rilevando il ciclo di isteresi a temperatura ambiente e fino a circa 200 °C;

- gaussmetro mod. DG 60 con sonda ad effetto Hall – Laboratorio Elettrofisico, per misure di induzione in superficie ed in traferro;

- coercimetro Koerzimat (Forster - mod. 1.095): con questo strumento si possono effettuare rilievi di forza coercitiva nel campo da 20 A/m a 100 kA/m;

- magnetizzatore mod. CAL 30J con bobina di magnetizzazione standard CAB 100/100 (in grado di saturare assialmente un magnete di diametro 100 mm ed altezza utile 50 mm); per altri tipi di geometrie è comunque possibile collegare al magnetizzatore bobine ad hoc in funzione delle specifiche richieste.