Sviluppi di catalizzatori per l'abbattimento di NOx in presenza di ossigeno

Il traffico veicolare è la principale fonte antropogenica di NOx, idrocarburi (HC) e CO e, dato che la sostituzione dei motori a combustione interna con sistemi alternativi appare ancora lontana nel tempo, lo sviluppo di sistemi in grado di limitare al massimo le emissioni di questi mezzi di trasporto riveste un’importanza fondamentale. Sfortunatamente non esiste un rapporto ottimale aria/combustibile che permetta di avere basse emissioni, mentre la massima potenza ottenibile dal motore corrisponde alle condizioni di elevata formazione di CO e HC. Gli attuali sistemi di abbattimento permettono il controllo delle emissioni da sorgenti mobili tramite una centralina che collega il sistema di iniezione del motore e la concentrazione di ossigeno del sistema catalitico (posto nella marmitta) in modo da controllare il rapporto aria/combustibile (Fig. 1). Le marmitte catalitiche per motori a benzina utilizzano catalizzatori “three way” a base di Pt/Rh supportati su ossidi (allumina, zirconia e ceria), che, dovendo operare con un rapporto quasi stechiometrico combustibile/comburente, comportano una minore efficienza del motore e consumi maggiori del 20-30% rispetto alla combustione in eccesso di ossigeno. Inoltre, questa tecnologia non può essere utilizzata nei motori diesel, che lavorano in eccesso di ossigeno ed utilizzano carburanti con un tenore di zolfo relativamente elevato. In questi ultimi anni è cresciuto l’interesse per il controllo delle emissioni di NOx da fonti veicolari, con particolare attenzione alla riduzione catalitica in presenza di un eccesso di ossigeno, cioè in condizioni di combustione magra. Uno sviluppo recente è rappresentato dai catalizzatori tipo “Toyota” che sono basati sul concetto di accumulo e riduzione (storage/reduction), nei quali l’NO viene ossidato ed accumulato sul catalizzatore come nitrato in condizioni di eccesso di ossigeno. Modificando poi per brevi periodi di tempo le condizioni di alimentazione da ossidanti (aria/combustibile > 14,7 p/p) a riducenti (aria/combustibile < 14,7 p/p) il nitrato immagazzinato viene ridotto a N2 e H2O. Questi catalizzatori sono però molto sensibili alla presenza di zolfo e non possono essere utilizzati con i carburanti diesel attualmente in commercio. Obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di ottimizzare e migliorare la comprensione del meccanismo di reazione dei catalizzatori “storage-reduction” per l’abbattimento degli NOx nelle emissioni di autoveicoli in presenza di un eccesso di ossigeno. In particolare lo studio è stato focalizzato dapprima sulle proprietà del Pt, fase attiva nei processi di storage-reduction, in funzione del tipo di precursore e sulle proprietà e composizione della fase di accumulo (Ba, Mg ed una loro miscela equimolare) e del supporto (γ-Al2O3 o Mg(Al)O). Lo studio è stato inizialmente focalizzato sulle proprietà dei precursori del Pt, fase attiva nei processi di storage-reduction, sulla composizione della fase di accumulo (Ba, Mg ed una loro miscela equimolare) e del supporto (γ-Al2O3 o Mg(Al)O). E’ stata effettuata una dettagliata caratterizzazione chimico-fisica dei materiali preparati tramite analisi a raggi X (XRD), area superficiale, porosimetria, analisi di dispersione metallica, analisi in riduzione e/o ossidazione in programmata di temperatura (TPR-O), che ha permesso una migliore comprensione delle proprietà dei catalizzatori. Vista la complessità delle miscele gassose reali, sono state utilizzate, nelle prove catalitiche di laboratorio, alcune miscele più semplici, che tuttavia potessero rappresentare in maniera significativa le condizioni reali di esercizio. Il comportamento dei catalizzatori è stato studiato utilizzando differenti miscele sintetiche, con composizioni che permettessero di comprendere meglio il meccanismo. L’intervallo di temperatura in cui si è operato è compreso tra 200-450°C. Al fine di migliorare i catalizzatori, per aumentarne la resistenza alla disattivazione da zolfo, sono state effettuate prove alimentando in continuo SO2 per verificare la resistenza alla disattivazione in funzione della composizione del catalizzatore. I principali risultati conseguiti possono essere così riassunti: A. Caratteristiche Fisiche. Dall’analisi XRD si osserva che l’impregnazione con Pt(NH3)2(NO2)2 o con la sospensione nanoparticellare in DEG, non modifica le proprietà chimico-fisiche del supporto, con l’eccezione del campione con sospensione nanoparticellare impregnata su ossido misto per il quale si è osservata sia la segregazione del Pt, sia la presenza di composti carboniosi sulla superficie. Viceversa l’impregnazione con Ba porta ad una significativa diminuzione dell’area superficiale e della porosità. B. Caratteristiche Chimiche. L’analisi di dispersione metallica, tramite il chemiassorbimento di H2, mostra per i catalizzatori impregnati con Pt nanoparticellare, una bassa dispersione metallica e di conseguenza elevate dimensioni delle particelle di Pt. I campioni impregnati con Pt(NH3)2(NO2)2 presentano una migliore dispersione. Infine dalle analisi TPR-O si è osservato che: Maggiore è la dispersione del metallo nobile maggiore è la sua interazione con il supporto, L’aumento della temperatura di riduzione del PtOx è proporzionale alla quantità dei metalli alcalino terrosi, C. Precursore Metallo Nobile. Nelle prove di attività catalitica, con cicli ossidanti e riducenti continui in presenza ed in assenza di CO2, i catalizzatori con Pt nanoparticellare mostrano una minore attività catalitica, specie in presenza di un competitore come la CO2. Al contrario i catalizzatori ottenuti per impregnazione con la soluzione acquosa di Pt(NH3)2(NO2)2 presentano un’ottima attività catalitica, stabile nel tempo, e sono meno influenzabili dalla presenza di CO2. D. Resistenza all’avvelenamento da SO2. Il catalizzatore di riferimento, 17Ba1Pt/γAl2O3, mostra un effetto di avvelenamento con formazione di solfati più stabili che sul sistema Ba-Mg; difatti il campione non recupera i valori iniziali di attività se non dopo molti cicli di rigenerazione e temperature superiori ai 300°C. Per questi catalizzatori l’avvelenamento da SO2 sembra essere di tipo reversibile, anche se a temperature e condizioni più favorevoli per il 1.5Mg8.5Ba-1Pt/γAl2O3. E. Capacità di Accumulo e Rigenerabilità. Tramite questo tipo di prova è stato possibile ipotizzare e verificare il meccanismo della riduzione. I catalizzatori ottenuti per impregnazione con la soluzione acquosa di Pt(NH3)2(NO2)2 hanno mostrato un’elevata capacità di accumulo. Questa è maggiore per il campione bimetallico (Ba-Mg) a T < 300°C, mentre per il riferimento è maggiore per T > 300°C. Per ambedue i catalizzatori è evidente la formazione di ammoniaca, che potrebbe essere utilizzata come un indice che la riduzione dei nitrati accumulati è arrivata al termine e che il tempo ottimale per la riduzione è stato raggiunto o superato. Per evitare la formazione di NH3, sul catalizzatore di riferimento, è stata variata la concentrazione del riducente e la temperatura in modo da permettere alle specie adsorbite sulla superficie e nel bulk di poter raggiungere il Pt prima che l’ambiente diventi troppo riducente e quindi meno selettivo. La presenza di CO2 riduce fortemente la formazione di NH3; probabilmente perché la CO2, occupando i siti degli elementi alcalino-terrosi lontani dal Pt, impedisce ai nitriti/nitrati o all’H2 attivato di percorrere “elevate” distanze prima di reagire, aumentando così le possibilità di una riduzione più breve e più selettiva. F. Tempo di Riduzione. Si è migliorata la comprensione del ruolo svolto dalla concentrazione dell’agente riducente e dell’effetto della durata della fase riducente. Una durata troppo breve porta, nel lungo periodo, alla saturazione dei siti attivi, un eccesso alla formazione di NH3 Attraverso queste ultime prove è stato possibile formulare un meccanismo di reazione, in particolare della fase riducente. G. Meccanismo di Riduzione. La mobilità dei reagenti, nitriti/nitrati o H2 attivato è un elemento fondamentale nel meccanismo della riduzione. La vicinanza tra i siti di accumulo e quelli redox è determinante per il tipo di prodotti che si possono ottenere. La diminuzione della concentrazione del riducente o l’aumento della temperatura concede maggiore tempo o energia alle specie adsorbite sulla superficie o nel bulk per migrare e reagire prima che l’ambiente diventi troppo riducente e quindi meno selettivo.

Riorganizzazione di un distribution center mediante le tecniche di lean production: il caso Gambro Dasco spa

La Lean Production è un tema di estrema attualità per tutte le aziende che abbiano compreso l’importanza di produrre di più, con le risorse che si hanno a disposizione, eliminando sistematicamente tutte le attività che non creano valore aggiunto. La Produzione Snella è diventato un metodo per incrementare la competitività, riducendo l’incertezza e aumentando il servizio fornito al cliente. Nella realtà attuale vi è ancora una scarsa diffusione dei concetti Lean. Le cause di questo problema sono imputabili soprattutto alla cultura del management aziendale, alla mancanza di efficaci strumenti tecnologici a supporto, e in alcuni casi, la scarsa disponibilità delle imprese ad abbracciare la filosofica “snella”. La presente tesi, dopo una panoramica introduttiva su l’origine e l’evoluzione del Pensiero Snello e l’analisi di tutti i tools disponibili per combattere lo spreco; si propone di analizzare l’applicazione degli stessi in Gambro Dasco, multinazionale biomedicale leader nella vendita delle sue apparecchiature per dialisi.

Predictive control of hybrid vehicle powertrain for intelligent energy management

This thesis studies the minimization of the fuel consumption for a Hybrid Electric Vehicle (HEV) using Model Predictive Control (MPC). The presented MPC – based controller calculates an optimal sequence of control inputs to a hybrid vehicle using the measured plant outputs, the current dynamic states, a system model, system constraints, and an optimization cost function. The MPC controller is developed using Matlab MPC control toolbox. To evaluate the performance of the presented controller, a power-split hybrid vehicle, 2004 Toyota Prius, is selected. The vehicle uses a planetary gear set to combine three power components, an engine, a motor, and a generator, and transfer energy from these components to the vehicle wheels. The planetary gear model is developed based on the Willis’s formula. The dynamic models of the engine, the motor, and the generator, are derived based on their dynamics at the planetary gear. The MPC controller for HEV energy management is validated in the MATLAB/Simulink environment. Both the step response performance (a 0 – 60 mph step input) and the driving cycle tracking performance are evaluated. Two standard driving cycles, Urban Dynamometer Driving Schedule (UDDS) and Highway Fuel Economy Driving Schedule (HWFET), are used in the evaluation tests. For the UDDS and HWFET driving cycles, the simulation results, the fuel consumption and the battery state of charge, using the MPC controller are compared with the simulation results using the original vehicle model in Autonomie. The MPC approach shows the feasibility to improve vehicle performance and minimize fuel consumption.

(Table 1) Sea ice and snow characteristics and heat fluxes observed during R/V Aurora Australis cruise to East Antarctica in September/October 2007

The properties of snow on East Antarctic sea ice off Wilkes Land were examined during the Sea Ice Physics and Ecosystem Experiment (SIPEX) in late winter of 2007, focusing on the interaction with sea ice. This observation includes 11 transect lines for the measurement of ice thickness, freeboard, and snow depth, 50 snow pits on 13 ice floes, and diurnal variation of surface heat flux on three ice floes. The detailed profiling of topography along the transects and the d18O, salinity, and density datasets of snow made it possible to examine the snow-sea-ice interaction quantitatively for the first time in this area. In general, the snow displayed significant heterogeneity in types, thickness (mean: 0.14 +- 0.13 m), and density (325 +- 38 kg/m**3), as reported in other East Antarctic regions. High salinity was confined to the lowest 0.1 m. Salinity and d18O data within this layer revealed that saline water originated from the surface brine of sea ice in 20% of the total sites and from seawater in 80%. From the vertical profiles of snow density, bulk thermal conductivity of snow was estimated as 0.15 W/K/m on average, only half of the value used for numerical sea-ice models. Although the upward heat flux within snow estimated with this value was significantly lower than that within ice, it turned out that a higher value of thermal conductivity (0.3 to 0.4 W/K/m) is preferable for estimating ice growth amount in current numerical models. Diurnal measurements showed that upward conductive heat flux within the snow and net long-wave radiation at the surface seem to play important roles in the formation of snow ice from slush. The detailed surface topography allowed us to compare the air-ice drag coefficients of ice and snow surfaces under neutral conditions, and to examine the possibility of the retrieval of ice thickness distribution from satellite remote sensing. It was found that overall snow cover works to enhance the surface roughness of sea ice rather than moderate it, and increases the drag coefficient by about 10%. As for thickness retrieval, mean ice thickness had a higher correlation with ice surface roughness than mean freeboard or surface elevation, which indicates the potential usefulness of satellite L-band SAR in estimating the ice thickness distribution in the seasonal sea-ice zone.

Dos formas de adhesión sindical a la modernización empresaria en el sector automotriz : La negociación de la mejora continua

A parir de la década de 1990 comenzó a visualizarse en diversos convenios colectivos de trabajo una serie de transformaciones en las cláusulas negociadas referidas a nuevos sistemas de producción, nuevos modos de contratación y nuevos conceptos de organización del trabajo, tendientes al incremento de la productividad y la calidad del producto. Estas tecnologías de gestión del trabajo se impusieron en condiciones históricas sumamente desfavorables a los trabajadores, y, en la mayoría de los casos, las organizaciones sindicales aceptaron vía negociación colectiva las clausulas flexibilizadoras. Particularmente, en el caso del sector automotriz, el convenio colectivo de trabajo firmado en 1996 entre Toyota Argentina y el SMATA es paradigmático de la aceptación de las organizaciones sindicales a las nuevas tecnologías de gestión del trabajo. Específicamente, en materia de formación y capacitación, el SMATA firmó cláusulas de cooperación con las iniciativas de Toyota basadas en la mejora continua. Asimismo, a partir de 2001 con la incorporación del SMATA al Programa de Formación y Certificación de competencias Laborales impulsado por el Ministerio de Trabajo de la Nación, el sindicato comienza a llevar adelante la estrategia de promover en todo el sector automotriz (concesionarios, autopartistas y talleres) la formación y capacitación basada en la mejora continua. Esta ponencia tiene por objetivo mostrar avances preliminares en relación a las nuevas lógicas de formación y capacitación que impulsan tanto las empresas como algunos sindicatos vinculados a la gestión por competencias y a la mejora continua de la calidad. Las principales fuentes de datos utilizadas fueron convenios colectivos de trabajo del sector automotriz y documentos del Programa de Formación y Certificación de Competencias Laborales del Ministerio de Trabajo

Dos formas de adhesión sindical a la modernización empresaria en el sector automotriz : La negociación de la mejora continua

A parir de la década de 1990 comenzó a visualizarse en diversos convenios colectivos de trabajo una serie de transformaciones en las cláusulas negociadas referidas a nuevos sistemas de producción, nuevos modos de contratación y nuevos conceptos de organización del trabajo, tendientes al incremento de la productividad y la calidad del producto. Estas tecnologías de gestión del trabajo se impusieron en condiciones históricas sumamente desfavorables a los trabajadores, y, en la mayoría de los casos, las organizaciones sindicales aceptaron vía negociación colectiva las clausulas flexibilizadoras. Particularmente, en el caso del sector automotriz, el convenio colectivo de trabajo firmado en 1996 entre Toyota Argentina y el SMATA es paradigmático de la aceptación de las organizaciones sindicales a las nuevas tecnologías de gestión del trabajo. Específicamente, en materia de formación y capacitación, el SMATA firmó cláusulas de cooperación con las iniciativas de Toyota basadas en la mejora continua. Asimismo, a partir de 2001 con la incorporación del SMATA al Programa de Formación y Certificación de competencias Laborales impulsado por el Ministerio de Trabajo de la Nación, el sindicato comienza a llevar adelante la estrategia de promover en todo el sector automotriz (concesionarios, autopartistas y talleres) la formación y capacitación basada en la mejora continua. Esta ponencia tiene por objetivo mostrar avances preliminares en relación a las nuevas lógicas de formación y capacitación que impulsan tanto las empresas como algunos sindicatos vinculados a la gestión por competencias y a la mejora continua de la calidad. Las principales fuentes de datos utilizadas fueron convenios colectivos de trabajo del sector automotriz y documentos del Programa de Formación y Certificación de Competencias Laborales del Ministerio de Trabajo

Sea ice measurements during POLARSTERN cruise ANT-XXIII/7 (Winter Weddell Outflow Study)

Various physical properties of snow and sea ice were measured during ice stations in the Western Weddell Sea, Antarctic, during the POLARSTERN cruise ANT-XXIII/7 (WWOS) in 2006. Most stations were reached via a gangway directly from the vessels others by helicopter. All vertical positions are corrected to freeboard, e.g. z=0 represents the snow-ice interface. More detailed information about the data sets and methods are available from the cruise report (section 4 sea-ice physics).

Clusters and Innovation: Beijing's Hi-technology Industry Cluster and Guangzhou's Automobile Industry Cluster

This paper proposes a flowchart approach to the automobile industry cluster policy and the hi-technology industry cluster policy to prioritize policy measures. First, in the automobile industry cluster, suppliers of parts and components to anchor firms such as Honda, Nissan and Toyota of Japanese assembly makers in Guangzhou, China, can innovate partly because the suppliers have become independent of their anchor firms in the Japanese Keiretsu system. Second, concerning the hi-technology industry clustering in Beijing, we show that the existence of universities is a precondition for the industrial cluster policy and that the leadership of the Zhongguancun Science Park Management Committee of Beijing Municipality is crucial to the success of the industrial cluster policy. The flowchart for the hi-technology industry is different from the one for the automobile industry cluster.

The Flowchart Model of Cluster Policy: The Automobile Industry Cluster in China

This paper proposes a general model of the flowchart approach to industrial cluster policy and applies this model to Guangzhou's automobile industry cluster. The flowchart approach to industrial cluster policy is an action plan for prioritizing policy measures in a time-ordered series. We reached the following two conclusions. First,we clarified the effects of Honda, Nissan, and Toyota on agglomeration in Guangzhou's automobile industry cluster. Second, we established that local governments play a crucial role in successful industrial cluster policy, and that the mayor of the local government should be offered incentives in order to target industrial clustering and implement cluster policy.