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Fuoco e Fiamme

Il FUOCO E FIAMME Lab studia nuove tecnologie di conversione energetica per un mondo decarbonizzato. Si sviluppano nuove configurazioni di fiamma ad alta efficienza e basse emissioni inquinanti per combustibili tradizionali e sintetici e reattori per la produzione di idrogeno attraverso la pirolisi dei combustibili. La sintesi in fiamma di particelle carboniose di dimensioni nanometriche e il recupero e la valorizzazione di materiale carbonioso dai sottoprodotti di processi industriali sono campi di ricerca paralleli e complementari del gruppo.

Nuove configurazioni di fiamma ad alta efficienza e a zero emissioni di inquinanti sono studiate con tecniche spettroscopiche avanzate. L’emissione di nanoparticelle viene rilevata da analizzatori di mobilità differenziale con risoluzione fino a 1 nm e microscopia a forza atomica in modalità contatto e senza contatto. Modelli multisezionali vengono utilizzati per seguire l’evoluzione delle particelle

Si sviluppano nuove formulazioni di combustibili sintetici e sostenibili per i settori dei trasporti, tra cui quello aereo ed automobilistico, e viene valutato il loro ciclo di vita ambientale. La foto-ossidazione atmosferica degli inquinanti primari emessi dalle nuove tecnologie e dai combustibili innovativi è studiata in un esperimento tipo smog-chamber con informazioni quantitative in tempo reale sulle dimensioni e sulla chimica per particelle di aerosol sub-micron non refrattarie e contenenti black carbon.

Sono progettati nuovi reattori per la pirolisi del metano ad alta temperatura ottimizzati per la coproduzione di idrogeno e prodotti di carbonio ad alto valore.

Si studiano i processi di sintesi in fiamma di nanoparticelle carboniose e di ossidi metallici, nonché il recupero e la valorizzazione come nuovi materiali dei sottoprodotti carboniosi. Questi nanomateriali hanno caratteristiche peculiari in termini di mesoposorità, proprietà fotoelettroniche, attività chimica che li rendono potenzialmente adatti ad una grande varietà di applicazioni; esempi includono: dispositivi fotoelettronici ed elettrochimici, batterie a ioni di litio, superfici e tessuti antibatterici e antimicrobici, accumulo di energia e sviluppo di sensori e altri sistemi di energia alternativa.

Sono disponibili strumenti di diagnostica avanzata, tra cui spettroscopia Raman, UV-vis-NIR e fluorescenza e microscopia a forza atomica ad alta risoluzione (HR-AFM) e microscopia e spettroscopia a tunneling a scansione (STM-STS) per progettare e valutare le caratteristiche dei nanomateriali prodotti.

Laboratori presenti:

Laboratorio Clean Combustion Research Lab

Laboratorio Clean Combustion Research Lab

Presso sede di P.le Tecchio

Laboratorio di Microscopia e Spettroscopia

Laboratorio di Microscopia e Spettroscopia

Con STEMS-CNR

Laboratorio per la misura delle Polveri Sottili

Laboratorio per la misura delle Polveri Sottili

Presso CESMA

Principali apparecchiature disponibili:

  • 2 Sinterized bronze flat premixed flame reactor for gaseous fuels, McKenna type
  • Capillary tube flat premixed flame reactor for prevaporized liquid fuels
  • Co-flowing flame burner
  • Counter-flow flame burner
  • Plug flow reactor
  • 2 Nd-YAG pulsed laser with fifth (213nm), fourth (266nm), and second (532nm) harmonics
  • Ar+ continuum laser (514nm)
  • ICCD cameras
  • Horiba Raman spectrometer
  • NT-MTD Atomic Force Microscope
  • Agilent UV-visible spectrophotometer
  • 2 TSI Scanning Mobility Particle Sizer
  • TapCon Scanning Mobility Particle Sizer
  • Dekati Electrical Low Pressure Impactor
  • Jasco UV-vis NIR spectrophotometer
  • Malvern Dynamic Light Scattering
  • Aerodyne HR-Aerosol Mass Spectrometer
  • Tecora Atmospheric Particulate Sampler

Pubblicazioni più rilevanti:

Brevetti:

Brevetto per invenzione industriale dal titolo

“METODO DI TRATTAMENTO DI UN MANUFATTO IN MATERIALE FIBROSO, MANUFATTO OTTENUTO MEDIANTE TALE METODO E DISPOSITIVO MEDICO E/O SANITARIO E/O PER LA CURA DELLA PERSONA COMPRENDENTE TALE MANUFATTO”

Domanda presentata in data 13/07/2017 presso Ministero dello Sviluppo Economico, Numero di Deposito: 102017000078999
Estensione internazionale del brevetto presso World Intellectual Property Organization ottenuta in data 17/01/2019
International Publication Number: WO2019/012448 A1
“METHOD FOR TREATING AN ARTICLE MADE OF FIBROUS MATERIAL, ARTICLE OBTAINED BY SAID METHOD AND MEDICAL AND/OR HEALTH CARE AND/OR PERSONAL CARE DEVICE COMPRISING SAID ARTICLE”

Elenco inventori:
Nicolais Luigi, D’Anna Andrea, De Falco Gianluigi, Commodo Mario, Minutolo Patrizia, Squillace Antonino, Del Gaudio Pasquale.

Brevetto per invenzione industriale dal titolo

“POLVERE GELIFICANTE IN SITU”

Domanda presentata in data 20/10/2017 presso Ministero dello Sviluppo Economico, Numero di Deposito: 102017000127474

Elenco inventori:
Nicolais Luigi, Del Gaudio Pasquale, Aquino Rita Patrizia, Russo Paola, De Falco Gianluigi.

Principali progetti di ricerca finanziati:

  1. LEAFINNOX “Development of the LEan Azimuthal Flame as an INnovative aviation gas turbine low-NOX combustion concept” 2019-2022. Horizon 2020 – Clean Sky, finanziato da Unione Europea
  2. POR-TT: progetto di ricerca “Antimicrobial Nanocrystalline Coated Systems” finanziato dalla Regione Campania nell’ambito PO FESR 2014-2020 – Regione Campania Asse 1 – Obiettivo specifico: 1.1
  3. MAGIC DUST. 2019-2023. PRIN Ministero dell’istruzione, dell’università e della ricerca
  4. Eni: Valutazione della formazione del particolato secondario in aria confrontando carburanti e combustibili diversi 2018-2022;
  5. ACTRIS: Potenziamento Infrastruttura di Ricerca Europea Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure”.
  6. “FISR – GREEN MARE: Sviluppo di sensori multiparametrici innovativi per il rilevamento di contaminanti nei reflui di aziende zootecniche e per il controllo dei processi di trattamento 2021-2022
  7. AFOSR: Coke, Soot, and Interstellar Carbon Dust: Optoelectronic Signatures of Nano-Carbon and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Presence of H atoms 2021-2024
  8. MATERIAS: “Prove di impregnazione di tessuti con nanoparticelle di biossido di titanio” 2019
  9. HOSMOTIC: “Sviluppo di substrati nanostrutturati per il campionamento di fluidi biologici finalizzati alla stabilizzazione del metaboloma” 2019

Partnership:

  1. COFREN, a Wabtec Subsidiary
  2. HOSMOTIC
  3. MATERIAS
  4. ENI

Settore/i ERC (European Research Cuncil):

  1. PE5_10 Nanomaterials: nanoparticles, nanotubes
  2. PE8_2 Chemical engineering, technical chemistry
  3. PE8_6 Energy systems (production, distribution, application)

Parole chiave:

Energy production
Nanomaterials
Flame synthesis
Carbon nanoparticles
Sustainable technology
Energy transition

Docenti e ricercatori:

Andrea D'anna

Mariano Sirignano

Ganluigi De Falco

Assegnisti di Ricerca e Dottorandi:

  1. Francesca Picca, assegnista di ricerca (presso CeSMA, Centro Servizi Metrologici e Tecnologici Avanzati)
  2. Fabio Sasso, dottorando in collaborazione con Eni
  3. Marika Cascone, borsista di ricerca
  4. Valentina Vicario, borsista di ricerca
  5. Elena Scaglione, borsista di ricerca
  6. Alessia Stornaiuolo, borsista di ricerca

Altri componenti:

Patrizia Minutolo, I° Ricercatore presso l’Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili (STEMS) – CNR

Mario Commodo, Ricercatore presso l’Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili (STEMS) – CNR

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