Dissertations / Theses: 'Idrogeli'

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FONTANA, FEDERICO. "Computational Approaches for biomaterials characterization and biomaterial-cell interactions." Doctoral thesis, Università degli Studi di Milano-Bicocca, 2021. http://hdl.handle.net/10281/301794.

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Abstract:

I biomateriali per applicazioni di ingegneria dei tessuti devono soddisfare diversi requisiti, come sicurezza, biocompatibilità e caratteristiche meccaniche appropriate. Il processo di sviluppo di questi biomateriali comprende diversi approcci scientifici, che vanno dall' in-silico all'in-vivo. L'ottimizzazione in silico delle caratteristiche dei biomateriali sta attirando un'attenzione sempre maggiore. Infatti, il miglioramento di questo approccio consentirà di ridurre i costi aggiuntivi nel processo di sviluppo dei biomateriali, a causa di caratterizzazioni sperimentali non necessarie. Secondo questo punto di vista, in questa tesi viene presentato un approccio di dinamica molecolare per la caratterizzazione dei biomateriali. Più in dettaglio, gli scaffold degli idrogel di peptidi autoassemblanti (SAP) sono stati studiati su nanoscala e microscala, al fine di chiarire le loro relazioni intrinseche struttura-proprietà-funzione. Le dinamiche molecolari atomistiche a grana grossa (CG-MD) sono state utilizzate per studiare i meccanismi di auto-assemblamento che portano alla formazione di scaffold peptidici. A causa della mancanza di informazioni strutturali cruciali nelle simulazioni CG-MD, l'innovativa suite software, denominata Morphoscanner, è stata impiegata per la classificazione dei modelli di aggregazione conformazionale dei SAP. Quindi, le proprietà meccaniche e i meccanismi di rottura delle nanostrutture SAP sono stati studiati attraverso le simulazioni MD vincolate. Queste evidenze hanno portato allo sviluppo di un approccio CG-MD che mira a chiarire la complessa interazione tra membrane cellulari e nanofibrille SAP. In particolare, le simulazioni MARTINI CG-MD sono state utilizzate per comprendere gli effetti della nanofibrille peptidiche sulla dinamica dei domini lipidici nelle membrane neurali. Tali risultati aprono nuove dimensioni nel campo della biomateriomica, consentendo di comprendere ed eventualmente controllare i complessi fenomeni che influenzano le proprietà meccaniche e la biocompatibilità dei biomateriali a base peptidica per applicazioni di ingegneria tissutale.
Biomaterials for tissue engineering applications have to comply with several requirements, such as safety, biocompatibility and appropriate mechanical features. The development process of these biomaterials encompasses several scientific approaches, ranging from in-silico to in-vivo. The in-silico optimization of biomaterials features is attracting even larger attention. Indeed, the improvement of this approach will allow to reduce additional costs int the biomaterials development process, due to unnecessary experimental characterizations. According to this point-of-view, in this thesis is presented a molecular dynamics approach for biomaterial characterization. More in details, self-assembling peptides (SAPs) hydrogels scaffolds have been investigated at the nano-scale and micro-scale, to elucidate their intrinsic structure-property-function relationships. The atomistic and coarse-grained molecular dynamics (CG-MD) have been used for the elucidation of self-assembling pathways of peptide-based scaffolds. Due to the lack of crucial structural information in CG-MD simulations, the innovative software suite, dubbed Morphoscanner, has been employed for the elucidation of conformational aggregation patterns of SAPs. Then, the mechanical properties and failure mechanisms of SAPs nanostructures have been investigated through the steered MD simulations. These evidences led the development of a CG-MD approach aiming to elucidate the complex interplay between cell membranes and SAPs nanofibrils. In particular, MARTINI CG-MD simulations have been used for understanding the effects of SAPS nanofibril on dynamics of lipid domains in neural membranes. Such achievements open up new dimensions in the field of biomateriomics, allowing to understand and eventually orchestrate the complex phenomena which affect the mechanical properties and biocompatibility of SAPs biomaterials for tissue engineering applications.

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Agostinho, Cornelio Manuel. "Vulnerabilità Sismica delle pipeline di idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020. http://amslaurea.unibo.it/21999/.

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Abstract:

Quando vengono gestite grandi quantità di sostanze pericolose come gas infiammabili i requisiti di sicurezza per il loro trasporto e distribuzione sono molto stringenti. L'affidabilità strutturale delle infrastrutture di trasporto può trasformarsi in un'efficace misura di prevenzione e mitigazione degli effetti legati agli scenari incidentali, indotti da pericoli naturali come terremoti, frane, alluvioni o tsunami. Il presente lavoro di tesi è indirizzato alla valutazione del rischio Na-Tech sismico di pipeline di idrogeno al variare della tipologia costruttiva e considerando le analisi di pericolosità sismica locali (Hazard), sia per pipeline specifiche di nuova costruzione che utilizzando network preesistenti per la distribuzione di gas naturale, considerando quindi idrogeno in miscela con metano. Sulla base dei dati osservazionali, la vulnerabilità sismica della pipeline è stata valutata utilizzando le informazioni della PSHA di ogni sito preso in esame e le informazioni sulle fragility della tipologia di pipeline utilizzate per il trasporto di idrogeno, inoltre si è effettuata la Probit Analysis come un semplice strumento statistico. Dai risultati ottenuti tramite le formulazioni empiriche di valutazione della probabilità di danno, risulta che le pipeline di idrogeno fatte con HDPE hanno una performance migliore rispetto alle pipeline in acciaio per quanto riguarda la tipologia interrata.

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Nardella, Michele. "Cardiopatch impiantabili e idrogel iniettabili per il trattamento dell’infarto miocardico." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.

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Abstract:

L'infarto miocardico rappresenta al giorno d'oggi una delle principali cause di moralità in tutto il mondo e le tradizionali strategie terapeutiche non risultano essere particolarmente efficienti ed efficaci nel ripristinare la funzionalità del miocardio infartuato. In alternativa alle tradizionali terapie, le innovative strategie terapeutiche, quali cardiopatch impiantabili e gli idrogel iniettabili, garantiscono ottimi standard in termini di proprietà meccaniche, elettroconduttive, vitalità e proliferazione cellulare. Sebbene entrambi gli approcci risultino particolarmente efficaci, l'applicazione di un singolo sistema potrebbe portare ad una efficacia terapeutica limitata. Una possibile soluzione, in ottica futura, potrebbe essere quella di combinare entrambe le terapie e ottenere così i vantaggi di entrambi i sistemi

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Mari, Massimiliano. "Produzione di idrogeno mediante reforming ciclico dell'etanolo." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/4338/.

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Abstract:

This work deals with a study on the feasibility of a new process, aimed at the production of hydrogen from water and ethanol (a compound obtained starting from biomasses), with inherent separation of hydrogen from C-containing products. The strategy of the process includes a first step, during which a metal oxide is contacted with ethanol at high temperature; during this step, the metal oxide is reduced and the corresponding metallic form develops. During the second step, the reduced metal compound is contacted at high temperature with water, to produce molecular hydrogen and with formation of the original metal oxide. In overall, the combination of the two steps within the cycle process corresponds to ethanol reforming, where however COx and H2 are produced separately. Various mixed metal oxides were used as electrons and ionic oxygen carriers, all of them being characterized by the spinel (inverse) structure typical of Me ferrites: MeFe2O4 (Me=Co, Ni, Fe or Cu). The first step was investigated in depth; it was found that besides the generation of the expected CO, CO2 and H2O, the products of ethanol anaerobic oxidation, also a large amount of H2 and coke were produced. The latter is highly undesired, since it affects the second step, during which water is fed over the pre-reduced spinel at high temperature. The behavior of the different spinels was affected by the nature of the divalent metal cation; magnetite was the oxide showing the slower rate of reduction by ethanol, but on the other hand it was that one which could perform the entire cycle of the process more efficiently. Still the problem of coke formation remains the greater challenge to solve.

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Marrulli, Veronica. "Scaffold 3D in idrogel di alginato per l'ingegneria di tessuti biologici." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018. http://amslaurea.unibo.it/15671/.

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Abstract:

I temi trattati nell’elaborato riguardano l’ingegneria dei tessuti biologici, una branca di ricerca applicata in via di sviluppo grazie alla coordinazione di specialisti appartenenti alle aree biomediche, scientifiche e tecnologiche. L’ingegneria dei tessuti biologici si avvale di cellule viventi e di supporti innovativi per sviluppare la creazione di tessuti biologici funzionali che siano in grado di ripristinare una struttura biologica danneggiata. La progettazione coinvolge l’utilizzo di tre importanti componenti: cellule, scaffold e bioreattori. I biomateriali utilizzati per la costruzione di scaffold possono essere naturali o sintetici, ma devono comunque possedere proprietà imprescindibili come la biocompatibilità, la porosità, la biodegradabilità e le caratteristiche meccaniche appartenenti al tessuto che si vuole riprodurre. I materiali più diffusi che vengono utilizzati in questo campo sono gli idrogel, particolari polimeri reticolati idrofili, che non si dissolvono grazie alla loro struttura chimico-fisica. Tra gli idrogel di origine naturale sono compresi anche gli idrogel di alginato, la cui caratteristica è la capacità di formare gel ionici grazie alla presenza di cationi bivalenti. In particolare, il metodo di fabbricazione qui riportato, prevede la formazione di idrogel di alginato fabbricato usando ioni calcio e sfere di gelatina come porogeno in uno scaffold nel quale vengono incapsulate cellule HepG2. La gelatina a bassa temperatura infatti permette di formare “perle” che successivamente si disciolgono a temperature fisiologiche creando pori negli idrogel già carichi di cellule. Le proprietà meccaniche del gel possono essere controllate in quanto dipendono dalla percentuale di alginato presente in soluzione, dal tipo e dalla densità di reticolazione e infine dalla porosità dello scaffold.

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GABRIELE, FRANCESCO. "Applicazione di idrogel: Tensioattivi e polisaccaridi impiegati come costituenti altamente versatili." Doctoral thesis, Università degli Studi dell'Aquila, 2021. http://hdl.handle.net/11697/169020.

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Abstract:

Hydrogels are unique materials composed of hydrophilic gelators linked together in a three-dimensional network capable of encapsulating large amounts of water. These materials are easily adaptable to different application areas i.e. biomedical areas, agriculture, removal of heavy metals from water or in food industry. In this thesis, some eco-sustainable gelators have been selected as starting materials to develop hydrogels that possess characteristics related to the selected applications. For this purpose, zwitterionic amine oxide surfactants and polysaccharides, i.e. alginate and chitosan, were selected for their ability to form hydrogels by modulating their concentration or by adding crosslinking agents. In Section B, several common techniques were selected to fully characterize the two polysaccharides in order to determine their structural features, which can affect the hydrogels properties. In Section C, the hydrogels were prepared based on the selected application areas i.e. bioconversion, food packaging and cultural heritage. The effect of surfactants structure and immobilization into hydrogel structure on the catalytic properties of Candida rugosa lipase (CRL) was investigated. The selected amine oxide surfactants exploited an improvement of the enzymatic activity as a function of the morphology of the micellar aggregates; in particular, by varying the headgroup size and the chain length, the micelles shift from spherical to rod-like leading to an increased hydrolytic activity. Furthermore, CRL was effectively entrapped in alginate hydrogel beads formed by ionotropic gelation induced by calcium ions. Different bead formulations were prepared and the effect of their morphology on the catalytic properties of CRL was assessed by studying two model reactions. The immobilized lipase showed noticeable recyclability and improved thermostability compared to the free enzyme. Part of this study was addressed to the application of chitosan-based hydrogels to prepare membranes applicable as eco-friendly food packaging material. Chitosan-succinate films were prepared, starting by their hydrogel form, by solvent casting method using glycerol as plasticizer. The NaOH-neutralized membranes, compared to the non-neutralized ones, showed improved mechanical and physicochemical properties. The formation of amide bonds between chitosan and succinic acid, suggested by the FTIR analysis, was then confirmed by acid-base titration. The prepared membranes are currently under preliminary study as novel food packaging for pecorino cheese samples. The last part of this thesis is included in a wider project focused on “Product and process innovation for maintenance, preservation and sustainable programmed restoration of cultural heritage” (Smart Cities and Communities and Social Innovation on Cultural Heritage project). It aimed at the improvement of the restoration and maintenance intervention on stone-based cultural heritages. For this purpose, novel approaches to reduce microbial colonization from stone materials were developed using classic oxidant biocidal agents supported in alginate hydrogels. Novel ionically crosslinked alginate hydrogels, which contain oxidative biocides were developed and tested. All hydrogel formulations were able to eliminate biofilms from the stone surface, keeping the chromaticity and capillary properties of the cleaned stones unchanged. To assess the presence of residues, any type of surface alteration and to evaluate the hygroscopic behavior of the stone samples, microscopic techniques, colorimetry and 1H-NMR T2 relaxation measurements have been performed. They were applied both on a laboratory scale, using calcarenite specimens artificially colonized by filamentous cyanobacteria and green microalgae and “in situ” on stone artworks in rupestrian churches of “Sassi of Matera”.

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Iannone, Francesca. "Metallo-esacianometallati per la produzione elettrochimica di idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/10012/.

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Abstract:

In questo lavoro di tesi è stata investigata la possibilità di utilizzare particolari composti inorganici chiamati metallo-esacianometallati per la produzione elettrochimica di idrogeno. In particolare, elettrodi di glassy carbon (GC) sono stati modificati con TiO2-esacianometallati, come il cobalto-esacianoferrato (CoHCF), indio-esacianoferrato (InHCF) e nichel-cobalto esacianoferrato (NiCoHCF) e le loro performance per la produzione elettrocatalitica di idrogeno sono state esaminate con e senza esposizione alla luce UV. La spettroscopia IR e diffrazione dei raggi X di polveri (XRD) sono stati utilizzate per studiare la morfologia e la struttura dei campioni di TiO2 modificata con metallo-esacianoferrati. La caratterizzazione elettrochimica è stata eseguita attraverso voltammetria ciclica (CV) e cronopotenziometria. Per ottimizzare le condizioni, l'influenza di alcuni parametri tra cui la quantità di catalizzatori nella composizione dell’elettrodo ed il pH dell'elettrolita di supporto sono stati esaminati nel processo di produzione di idrogeno. Gli studi effettuati utilizzando gli elettrodi modificati, evidenziano la migliore performance quando l’elettrodo è modificato con TiO2-InHCF ed è esposto a luce UV. L'elettrodo proposto mostra diversi vantaggi tra cui un lungo ciclo di vita, basso costo, ottima performance e facilità di preparazione su larga scala, potrebbe quindi essere considerato un candidato ideale per la produzione elettrocatalitica di idrogeno.

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BIONDO, ANTONELLA. "Gli idrogel per la ricostruzione e la rigenerazione del tessuto muscolare scheletrico." Doctoral thesis, Università degli Studi di Roma "Tor Vergata", 2009. http://hdl.handle.net/2108/208657.

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Abstract:

Il tessuto muscolare scheletrico costituisce circa il 40% della massa corporea ed è di fondamentale importanza per un organismo in quanto è responsabile dei movimenti, della postura e dell’equilibrio, oltre che di importanti funzioni metaboliche. La perdita di questo tessuto può essere causata da una malattia progressiva oppure da un danno accidentale e tuttavia il muscolo scheletrico ha la capacità di rigenerarsi in modo rapido e completo così da prevenire la perdita di massa muscolare. Le cellule satelliti, cellule localizzate tra la membrana plasmatica e la lamina basale di ciascuna fibra, sono considerate le cellule staminali muscolari: in occasione di un qualsiasi processo degenerativo, esse vengono attivate ed iniziano a proliferare. Le cellule figlie migrano per formare catene di cellule satelliti disposte longitudinalmente sotto la lamina basale, qui si fondono tra di loro o con altri miotubi preesistenti per formare nuove fibre muscolari multinucleate. Le cellule satelliti hanno una limitata capacità proliferativa e probabilmente non possono sostenere molteplici cicli di rigenerazione durante fasi ripetute di degenerazione e rigenerazione, ciò è verosimilmente la causa della natura progressiva delle distrofie muscolari. L’ingegneria tissutale del muscolo, ovvero l’utilizzo di un’impalcatura artificiale a supporto di mioblasti/cellule staminali, sta delineandosi da alcuni anni come una strategia terapeutica innovativa per la cura di molte malattie del sistema muscolare scheletrico. Lo scopo dell’ingegneria tissutale è recuperare tessuti ed organi persi, danneggiati o compromessi, partendo da cellule proliferanti in coltura per terminare con strutture cellulari differenziate tessuto-simili. La matrice extracellulare (ECM) gioca un ruolo essenziale nel determinare il comportamento delle cellule durante i processi di rimodellamento tissutale che portano a strutturare tissuti maturi. Quindi, è auspicabile controllare il differenziamento cellulare durante la rigenerazione del tessuto, mimando l’ECM mediante l’uso di materiali ingegnerizzati. La modifica delle proprieta’ biofisiche e meccaniche di questi biomateriali puo’ essere usata come strategia per indurre risposte cellulari specifiche. Inoltre, un biomateriale iniettabile sotto forma di idrogel, avendo queste caratteristiche, ha come vantaggio ulteriore quello di essere facilmente engrafted in vivo al fine di trasportare cellule staminali e/o molecole bioattive per promuovere il rinnovamento tissutale. La nostra ricerca ha avuto come scopo l’utilizzo di un idrogel iniettabile fatto di glicole polietilenico (PEG) coniugato al fibrinogeno, il PEG-fibrinogeno (PF). Questo biomateriale è stato usato come scaffold per la ricostruzione muscolare in vitro ad opera di mesoangioblasti (Mabs), cellule progenitrici mesodermiche associate ai vasi, e di mioblasti (cellule satelliti, SCs) isolati freschi. Inoltre il PF è stato testato come carrier per il delivery dei Mabs in vivo al fine di incrementare il processo rigenerativo di muscoli danneggiati. Gli scaffold di PF usati per le colture in tre-dimensioni in vitro hanno permesso una buona sopravvivenza cellulare ed hanno accelerato il processo differenziativo in muscolo scheletrico, portando alla formazione di miotubi contrattili entro le ventriquattro ore (normalmente, le colture in due dimensioni richiedono tre giorni prima di esibire la formazione di miotubi). Inoltre, utilizzando il biomateriale con un disegno più complesso, cioè contenente al suo interno dei microcanali creati con la microablazione laser, il PF ha permesso l’allineamento delle cellule lungo i canali, quindi il differenziamento e la formazione di fibre muscolari mature ben orientate. In una prima serie di esperimenti in vivo siamo riusciti ad indurre il differenziamento di tessuti simil muscolo da PF e Mabs impiantati sotto la cute in topi immunodeficienti. Il PF ha mostrato di essere in grado di promuovere la crescita ed il differenziamento dei precursori miogenici, proprio come accade in vitro, portando alla formazione di un vero e proprio organoide, senza dare segni di tumorigenicità. Nella seconda serie di esperimenti in vivo, invece, il PF è stato usato come carrier di Mabs in muscoli danneggiati (tibiali anteriori) di topi immunodeficienti. La presenza del PF ha permesso un’aumentata sopravvivenza delle cellule trapiantate, una migliore ritenzione cellulare in situ e un complessivo miglioramento nell’engraftment cellulare, che si è tradotto in una più rapida rigenerazione del tessuto danneggiato. In conclusione, i biomateriali ed in particolare gli idrogel come il PF possono essere facilmente utilizzati per il trasferimento di cellule muscolari scheletriche, mediante una semplice procedura di iniezione one-step, e quindi potrebbero avere un enorme impatto nel trattamento di patologie degenerative a carico dei muscoli scheletrici, come la distrofia muscolare.
Tissue engineering aims to replace lost, damaged or failing tissue and organs, starting with cultured proliferating cells and ending with tissue-like structures. The extracellular matrix (ECM) plays a pivotal role in determining cell behavior during tissue remodelling processes leading to complete differentiated structures. Therefore it is desirable to control cell differentiation during tissue regeneration by mimicking the ECM using engineered biomaterials. To modify the biophysical and mechanical properties of these biomaterials can be used as a strategy to elicit specific cellular responses. Moreover, an injectable hydrogel biomaterial, having such capabilities, should have the advantage to be easily engrafted in vivo in order to carry stem cell and/or bioactive molecules to promote tissue renewal. Our research is thus focused on the use of an injectable hydrogel made from polyethylene glycol (PEG) conjugated to Fibrinogen. The PEG-Fibrinogen (PF) is used as scaffold for in vitro muscle reconstruction, seeded and cultured with mesoangioblasts (vessel associated progenitor cells) and freshly isolated muscle satellite cells (SCs). The PF, which can be controlled in terms of its matrix modulus, is tested in vivo as mesoangioblast carrier for muscle regeneration. The PF scaffold used for in vitro 3-D cultures promoted good survival of miogenic precursors and accelerated skeletal muscle differentiation (contractile myotubes) within 24 hours (normally, 2-D cultures take three days to exhibit myotube formation). The confining geometry of the microchannels created with microablation in the PF scaffolds promoted the development of oriented mature muscle fibers. Sub-cutaneous PF/miogenic precursors implants in Rag2 Chain -/- mice were able to form a “muscle organoid”. Finally, in vivo experiments using PF as a cell carrier showed increased transplanted cell survival, ameliorated in situ cellular retention and an overall improvement in cell engraftment. Injectable hydrogel biomaterials can be readily applied for skeletal muscle cell delivery by a simple one-step injection procedure and could have a noteworthy impact in the treatment of muscular dystrophy.

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Testi, Luca. "Tecnologie per la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/24892/.

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Abstract:

Il seguente elaborato analizza il ciclo di vita dell'idrogeno, a partire dal processo produttivo fino alle sue possibili applicazioni. In particolare si sofferma sulla produzione di idrogeno tramite elettrolisi e sulla sua applicazione all'interno di fuel cells nell'ambito dei trasporti, per ottenere ed utilizzare energia totalmente ad emissioni zero.

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Miolo, Mattia <1991&gt. "Idrogenazione e trasferimento di idrogeno catalizzato da metalli preziosi." Master's Degree Thesis, Università Ca' Foscari Venezia, 2018. http://hdl.handle.net/10579/12687.

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STUCCHI, SIMONE. "Role of glucose and peroxiredoxin 6 in human chondrocytes and novel biomaterial for in vitro three-dimensional chondrocytes culture." Doctoral thesis, Università degli Studi di Milano-Bicocca, 2020. http://hdl.handle.net/10281/261927.

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Abstract:

L’osteoartrite (OA) è una delle malattie reumatiche con più alta incidenza nel mondo moderno e rappresenta la pricipale cause di disabilità. L’OA è data da un disquilibrio tra degradazione e riparazione della cartilagine, a favore della degradazione, con un incremento dell’attivita degli enzimi catabolici come le matrici metalloproteinasiche. I condrociti sono responsabili della riparazione e della biosintesi degli elementi che compongono la ECM. Diversi studi supportano l’ipotesi che il diabete è uno dei fattori che causano l’osteoartrite. Sebbene non si conoscono ancor ai meccanismi molecolari che permettano l’associazione tra diabete e OA. Abbiano analizzato la crescita cellulare, i livelli dei ROS e l’apoptosi di condrociti posti in terreno con differenti concentrazioni di glucosio. I risultati mostrano che i condrociti preferiscono la concentrazione 2.5 mM di glucosio che è stata utilizzata come concentrazione normoglicemica; mentre 25 mM di glucosio è stata utilizzata come concentrazione iperglicemica. I livelli di ROS e la morte cellulare aumentano in condrociti cresciuti in alto glucosio, anche il citoscheletro si presenta disorganizzato in cellule C28/I2 cresciute in queste condizioni. Questo correla con lo stato di attivazione della GTPasi RalA, la cui attivazione è ridotta in condizioni iperglicemiche. Infatti questa GTPasi è coinvolta nella regolazione della riorganizzazione citoscheletrica. Inoltre sono stati effettuati esperimenti utilizzando medium contenenti ITS (Insulina, transferrina e selenio) che pruomuove il differenziamento a condrocita; mentre l’interleuchina-1β per simulare l’ambiente osteoartritico. Anche in uesto caso i livelli di RalA GTP diminuiscono in cellule cresciute in 25 mM glucosio e stimolate con IL-1β. Inoltre in queste condizioni diminuiscono ache i livelli di p-ERK1/2. Sono stati valutati anche i livelli di NF-κB, iNOS e LC3II. I risultati dimostrano che l’alto glucosio blocca l’autofagia nei condrociti. Inoltre sono stati valutati anche i pathways attivati dall’alto glucosio in condrociti primari umani dopo 24 h di trattamento. I risultati mostrano che la fosforilazione di ERK1/2, p38, Akt e p65 è alterata in condrociti cresciuti in condizioni iperglicemiche tale evento è correlato con un aumento di MMP-13. Per analizzare meglio il ruolo dei ROS nei condrociti ho lavorato per 6 mesi nel laboratorio del Dr. Loeser alla scuola di medicina presso l’università della north Carolina a Chapel Hill. Ho lavorato su PRX6 che è coinvolto nella detossificazione dai ROS. Lo stato di ossidazione di PRX6 è stato valutato nei condrociti trattati con diversi stimoli come H2O2, Fn-f, menadione (men) and DMNQ. Dopo questi esperimenti abbiamo voluto osservare se PRX6 potesse influenzare i pathway delle MAPK in cellule trattate con IGF-1, menadione, combinazione tra IGF-1 e menadione e con Fn-f. è stata valutata la localizzazione di PRX6 che si è visto essere sia nucleare che citoplasmatico. Inoltre ho lavorato in collaborazione con Prof. Laura Cipolla e Prof. Maddalena Collini per sviluppare e caratterizzare nuovi idrogel fatti di gelatina usando come agente cross-linkante lo squarato.
Osteoarthritis (OA) is the most common rheumatic disease in the world and represents the first cause of disability in the world. OA results from the loss of balance between degradation and repair inside cartilage, in favor of degradation, with increased activity of catabolic enzymes such as matrix metalloproteinases and decreased production of ECM proteins. Chondrocytes are responsible for the repair and biosynthesis of elements of the extracellular matrix. Experimental findings support the hypothesis that diabetes is an independent risk factors for OA. However, correct molecular mechanisms underlying the diabetes-associated OA phenotype is still largely unknown. Firstly chondrocytes cell growth, ROS levels and apoptosis were analyzed using different glucose concentration. Results shown that chondrocytes prefer 2.5 mM of glucose which was used as normal glucose concentration and 25 mM of glucose was used as high glucose concentration. ROS levels and cell death increase in chondrocytes growth in high glucose environment. Also cytoskeletal network is more disorganized in C28/I2 cells growth at high glucose concentration, this correlates with different RalA-GTP levels which is involved in the regulation of cytoskeletal organization. Experiments were performed even using medium supplemented by ITS (Insulin-transferrin-selenium) to promote chondrocyte differentiation and IL-1β was used to simulate osteoarthritic cartilage environment. Ral A-GTP levels are lower in cells grown in 25 mM of glucose and stimulated with IL1β. Levels of p-ERK1/2 decrease in cells grown at high glucose concentration and in cells stimulated with IL1β. Furthermore, NF-κB, iNOS and LC3II levels were evaluated. Results demonstrate that high glucose media block autophagic process in chondrocytes. Effect of glucose concentration on human primary chondrocytes cells was evaluated after only 24 h to understand which signaling pathways is activated by high glucose environment. Phosphorylation of ERK1/2, p38, Akt and p65 is altered in chondrocytes growth at high glucose concentration and this correlates with an increase secretion of MMP-13. To better analyze the role of ROS levels in the chondrocytes I worked for 6 months in the Dr. Loeser Lab at the School of Medicine in the University of North Carolina at Chapel Hill; one of the best lab in the cartilage biology field. I worked on PRX6 which is involved in the recovery from H2O2. Oxidation state of PRX6 was evaluated in chondrocytes treated with different stimuli, like H2O2, Fn-f, menadione (men) and DMNQ. After this experiment, we wanted to see if PRX6 could impact the MAPK signaling pathways in cells treated with IGF-1, menadione, combination of menadione and IGF-1 and with Fn-f. Localization of PRX6 was analyzed using nuclear and cytoplasm extraction. Then I worked in collaboration with Prof. Laura Cipolla and Prof. Maddalena Collini to develop and characterized a new gelatin-based hydrogel using Diethylsquarate as crosslinker.

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Nanci, Cristina. "L'atomo di idrogeno: righe, serie e sua importanza in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/9841/.

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Abstract:

L'atomo di idrogeno è il più leggero ed abbondante dell'universo. Esiste sotto forma di molecola H2, ionizzato e neutro: di seguito si analizzeranno le principali caratteristiche di queste tre fasi e si sottolineeranno i criteri ambientali che determinano la presenza di idrogeno in una o nell'altra fase e in particolare a quali processi radiattivi corrispondono. Si accenna inoltre al ruolo fondamentale che esso svolge in alcuni ambiti della ricerca astrofisica come la determinazione della curva di rotazione delle galassie a spirale o l'osservazione di regioni di formazione stellare. L'elaborato si apre con una panoramica sulla trattazione quantistica dell'atomo di idrogeno. Si parlerà delle sue autofunzioni e dei livelli energetici relativi, delle regole di selezione tra gli stati e in particolare degli effetti di struttura iperfine che portano alla formazione della riga a 21 cm, potentissimo mezzo di indagine in nostro possesso. Si aggiunge infine una breve trattazione su come l'idrogeno funga da carburante per la vita delle stelle.

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Pace, Marzia. "L'atomo di idrogeno: righe, serie e sua importanza in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/12821/.

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Abstract:

Nell'elaborato si analizza l'atomo di idrogeno: partendo da osservazioni sulla sua struttura chimico-fisica, si procede verso l'analisi delle sue righe e serie più importanti con riferimenti alle varie teorie formulate in merito, nel corso degli anni. In seguito si tratta il problema dal punto di vista quantistico, con riferimenti generalizzati per atomi idrogenoidi. Si procede quindi con l'analisi degli stati, molecolare,atomico e ionizzato, in cui possiamo trovarlo, riferendoci per ognuno di essi agli ambienti galattici nei quali sono ubicati e all'importanza che hanno nello studio della materia interstellare, della galassia e di molti fenomeni astrofisici dell'universo. A ragione della vastità dell'argomento trattato, nell'elaborato si mira a fornire una breve trattazione nella quali si utilizzano formule, riferimenti e concetti che non vengono ulteriormente spiegati n questo contesto.

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Gianotti, Elia. "Produzione di idrogeno "on-board" mediante deidrogenazione catalitica di kerosene." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2011. http://amslaurea.unibo.it/1811/.

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Abstract:

L’H2 è attualmente un elemento di elevato interesse economico, con notevoli prospettive di sviluppo delle sue applicazioni. La sua produzione industriale supera attualmente i 55 ∙ 1010 m3/anno, avendo come maggiori utilizzatori (95% circa) i processi di produzione dell’ammoniaca e quelli di raffineria (in funzione delle sempre più stringenti normative ambientali). Inoltre, sono sempre più importanti le sue applicazioni come vettore energetico, in particolare nel settore dell’autotrazione, sia dirette (termochimiche) che indirette, come alimentazione delle fuel cells per la produzione di energia elettrica. L’importanza economica degli utilizzi dell’ H2 ha portato alla costruzione di una rete per la sua distribuzione di oltre 1050 km, che collega i siti di produzione ai principali utilizzatori (in Francia, Belgio, Olanda e Germania). Attualmente l’ H2 è prodotto in impianti di larga scala (circa 1000 m3/h) da combustibili fossili, in particolare metano, attraverso i processi di steam reforming ed ossidazione parziale catalitica, mentre su scala inferiore (circa 150 m3/h) trovano applicazione anche i processi di elettrolisi dell’acqua. Oltre a quella relativa allo sviluppo di processi per la produzione di H2 da fonti rinnovabili, una tematica grande interesse è quella relativa al suo stoccaggio, con una particolare attenzione ai sistemi destinati alle applicazioni nel settore automotivo o dei trasposti in generale. In questo lavoro di tesi, svolto nell’ambito del progetto europeo “Green Air” (7FP – Transport) in collaborazione (in particolare) con EADS (D), CNRS (F), Jonhson-Matthey (UK), EFCECO (D), CESA (E) e HyGEAR (NL), è stato affrontato uno studio preliminare della reazione di deidrogenazione di miscele di idrocarburi e di differenti kerosene per utilizzo aereonautico, finalizzato allo sviluppo di nuovi catalizzatori e dei relativi processi per la produzione di H2 “on board” utilizzando il kerosene avio per ottenere, utilizzando fuel cells, l’energia elettrica necessaria a far funzionare tutta la strumentazione ed i sistemi di comando di aeroplani della serie Airbus, con evidenti vantaggi dal punto di vista ponderale e delle emissioni.

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Lazzarini, Chiara. "L'atomo di idrogeno: righe, serie e sua importanza in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019. http://amslaurea.unibo.it/19489/.

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Abstract:

L'idrogeno è l'atomo più semplice che la natura abbia creato, ma è tutt'altro che trascurabile la sua presenza nell'Universo. Infatti, si tratta dell'atomo più abbandonante, ovvero rappresenta il 74 % di tutta la materia barionica. La sua semplicità lo rende il miglior candidato per lo studio e la comprensione delle righe spettrali. Dalla spettroscopia e dalle prime formule sulle righe spettrali nacque la teoria dei livelli energetici quantizzati nell'atomo ed essa è una delle prime radici della meccanica quantistica. Nell'elaborato viene illustrata la scoperta delle serie spettrali dell'idrogeno e la sua evoluzione fino alla teoria atomica di Bohr. Successivamente, si utilizza qualche nozione di meccanica quantistica per spiegare in dettaglio il fenomeno delle righe spettrali. Infine, vengono illustrati alcuni fenomeni astrofisici legati all'idrogeno, il cui studio è stato possibile grazie all'analisi delle righe spettrali.

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Liberatori, Alessio. "L'atomo di idrogeno: righe, serie e sua importanza in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020. http://amslaurea.unibo.it/21225/.

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Abstract:

L’atomo di idrogeno è l’elemento chimico più abbondante e semplice nell’Universo. Esso riveste un ruolo fondamentale in Astrofisica poiché compone circa il 74% della materia barionica. Dai primi passi mossi da Balmer nella spettroscopia all’atomo di idrogeno in meccanica quantistica, passando per il modello atomico di Bohr, questo elaborato descrive brevemente l’evoluzione del ruolo centrale dell’atomo di idrogeno e la conseguente evoluzione della fisica atta a descriverlo negli ultimi due secoli di storia. Successivamente vengono descritti analiticamente i fenomeni alla base dei principali processi radiativi dell’atomo di idrogeno, seguendo la descrizione che ne diede il fisico svizzero Albert Einstein ed approfondendo in breve il processo fisico alla base della nascita della riga a 21cm. In conclusione, sono prese in esame tre applicazioni astrofisiche nelle quali il contributo dell’atomo di idrogeno ha un’importanza capitale.

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Della, Chiesa Maicol. "L'atomo di idrogeno: righe, serie e sua importanza in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/22473/.

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Abstract:

In questo elaborato si da una trattazione dell'atomo di idrogeno e della sua importanza in astrofisica. Si descrivono le serie di Rydberg, l'atomo di Bohr in visione classica e quantistica e le transizioni elettroniche attraverso i coefficienti di Einstein. Si presentano inoltre tre ruoli di fondamentale importanza dell'atomo di idrogeno: le regioni H2 e la formazione stellare, le reazioni termonucleari all'interno delle stelle attraverso le tre catene PPI, PPII e PPIII ed infine lo studio delle curve di rotazione delle galassie a spirale tramite l'osservazione della riga a 21cm dell'idrogeno.

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Frediani, Jenny. "L'atomo di idrogeno: righe, serie e sua importanza in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/23911/.

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Abstract:

L’idrogeno è l’elemento chimico più semplice e più abbondante nell’Universo: è composto da un nucleo a singolo protone e possiede un solo elettrone attorno al nucleo; compone per il 90% il gas del mezzo interstellare, la materia diffusa nelle galassie e, secondo le stime attuali, per il 74% la materia visibile dell’Universo. L’elaborato, strutturato in tre capitoli, si propone nei primi due capitoli di contestualizzare l’atomo di idrogeno in termini di: serie di righe osservabili nel suo spettro elettromagnetico; transizioni elettroniche legato-legato tra stati atomici dell’idrogeno più importanti, processo fisico alla base delle righe spettrali stesse. Il secondo capitolo, in particolare, si conclude con la definizione della riga spettrale proibita a 21 cm dell’idrogeno neutro HI, strumento investigativo di fondamentale importanza per l’osservazione dell’idrogeno nell’Universo. Nel terzo e ultimo capitolo dell’elaborato vengono illustrati alcuni esempi di fenomeni astrofisici strettamente legati alla presenza di idrogeno. Lo scopo ultimo di questi esempi è di testimoniare l’importanza dell’idrogeno in astrofisica. Argomento che, per brevità dell’elaborato, qui si rifà a specifici problemi di studio del campo dell’astrofisica stellare, dell’astrofisica extragalattica e della radioastronomia, quali la nucleosintesi stellare, l'idrogeno nelle galassie a spirale, le regioni HII e le nubi molecolari nel mezzo interstellare.

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Serra, Emanuele. "L'atomo di idrogeno: righe, serie e sua importanza in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2022. http://amslaurea.unibo.it/25341/.

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Abstract:

L’idrogeno è l’elemento chimico avente numero atomico Z=1 e questo lo rende il primo elemento del sistema periodico. Esso riveste un ruolo di particolare importanza non solo in meccanica quantistica, per via dell’estrema semplicità che caratterizza la sua struttura, ma anche in astrofisica. L’idrogeno è infatti l’elemento chimico più comune dell’universo osservabile e prende parte ad una varietà di fenomeni astrofisici di grande interesse. Questo documento ha lo scopo di presentare l’atomo di idrogeno fornendo non solo una trattazione approfondita della sua struttura e dell’interazione di tale struttura con la radiazione elettromagnetica, ma anche una contestualizzazione dal punto di vista storico e dei processi astrofisici che lo coinvolgono. Nella prima parte di questo elaborato si presenterà l’atomo di idrogeno fornendone le caratteristiche principali e si procederà a delineare il percorso storico che ha condotto dal modello atomico di Bohr allo sviluppo della descrizione quanto-meccanica di tale atomo. Nella seconda parte di questo documento si presenterà il procedimento che, grazie all’introduzione di alcuni concetti base di meccanica quantistica, porta a ricavare le funzioni d’onda che descrivono gli orbitali dell’atomo di idrogeno e i relativi livelli energetici. Nella seconda parte dell’elaborato si procederà anche ad esaminare le transizioni energetiche dell’atomo di idrogeno introducendo ed analizzando dettagliatamente concetti chiave come l’approssimazione di dipolo elettrico e le relative regole di selezione. L’importanza in astrofisica dell’idrogeno sarà trattata nella terza e ultima parte del documento. A tal proposito, si citeranno ed analizzeranno brevemente: le reazioni nucleari negli interni stellari, la riga a 21cm dell’idrogeno neutro, la legge di Tully-Fisher e il concetto di nube molecolare.

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Maldini, Mattia. "Progettazione di una stazione di rifornimento per autobus a idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.

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Abstract:

La mia esperienza di tirocinio e tirocinio per tesi presso Hera S.p.a si colloca nel panorama delle fonti energetiche alternative con l’obiettivo di analizzare le principali tecnologie di produzione, stoccaggio, trasporto e utilizzo dell’idrogeno rinnovabile dal punto di vista tecnico e della sostenibilità economica, con particolare riferimento al suo impiego come combustibile nel trasporto pubblico urbano. Entrando nel dettaglio di questo elaborato, nel capitolo 1 si descrivono i processi di produzione, gli utilizzi e i costi dell’idrogeno da fonte fossile, che a oggi costituisce la quasi totalità della produzione globale. Nel capitolo 2 si approfondisce la produzione di idrogeno “green”, con elettrolizzatori alimentati da energia proveniente da impianti rinnovabili, e si descrivono le differenti tecnologie utilizzabili, confrontando i costi e le caratteristiche di quelle a TRL più elevato, alcalina e a membrana. Nel capitolo 3 sono trattati la compressione, il trasporto e lo stoccaggio dell’idrogeno, in forma gassosa, liquida e in solidi. Nel capitolo 4 si analizza il suo utilizzo nel settore trasporti, in particolare quello pubblico urbano, soffermandosi brevemente sulle tecnologie di propulsione dei mezzi e sui principali progetti dimostrativi europei degli ultimi 20 anni, per poi focalizzarsi sulle stazioni di rifornimento; segue un approfondimento della normativa e dell’iter autorizzativo a cui è necessario attenersi per la loro realizzazione. Nel capitolo 5, infine, si seguono i passaggi necessari per la progettazione e il dimensionamento di un distributore di idrogeno presso un deposito di autobus a Ravenna, con produzione in situ, per poi focalizzarsi su un’analisi economica e relative linee di finanziamento, essenziali per rendere conveniente l’investimento.

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Patelli, Nicola. "Apparato volumetrico per misure di assorbimento di idrogeno nei solidi." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2013. http://amslaurea.unibo.it/6259/.

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Abstract:

L’obiettivo che ci si pone con la presente tesi è quello di descrivere la realizzazione e il funzionamento di un apparato per l’analisi volumetrica delle proprietà di immagazzinamento di idrogeno da parte di metalli. Dopo aver presentato le motivazioni che stanno ridirezionando l’attenzione della ricerca nel campo energetico verso l’idrogeno e aver dato una breve panoramica delle tecnologie di immagazzinamento e trasporto di questo potenziale vettore di energia alternativa e pulita, viene posta al centro dell’attenzione la tecnica di immagazzinamento allo stato solido dell’idrogeno (Solid State Hydrogen Storage), della quale vengono descritti i meccanismi fisico/chimici. In seguito viene presentato il metodo di analisi volumetrica per la caratterizzazione delle proprietà di immagazzinamento di idrogeno nei metalli e viene data una descrizione delle accortezze e delle considerazioni sperimentali fatte in fase di progettazione dello strumento. In conclusione, dopo avere mostrato la procedura di analisi dei campioni utilizzando lo strumento realizzato e il suo significato, vengono mostrati alcuni risultati ottenuti su un campione di idruro di magnesio e uno di palladio.

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Nanni, Riccardo. "L'atomo di idrogeno: Righe, serie e sua importanza in astrofisica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/7387/.

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Abstract:

L’idrogeno è l’elemento chimico più semplice, leggero e abbondante nell’universo. L’atomo è composto da un nucleo, nella maggior parte dei casi formato da un unico protone o al più da un protone e un neutrone (che formano l’isotopo meno stabile detto deuterio), e da un elettrone che orbita attorno al nucleo. Per tale motivo viene classificato come il primo elemento della tavola periodica, con simbolo H e con numero atomico pari ad 1 (Z = 1) e stesso numero di massa (o numero di massa pari a 2 per il deuterio A = 2). Dal punto di vista isotopico l’idrogeno è composto per il 99.985% da prozio (idrogeno con A=1) e per il 0,015% da deuterio (A=2). Tutti gli altri isotopi sono instabili e meno abbondanti in natura. Data la sua semplicità l’idrogeno è il primo elemento formatosi dopo il Big Bang e da ciò ne deriva la sua abbondanza nell’universo e dunque la sua importanza in astrofisica.

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Pupulin, Eva <1993&gt. "Sviluppo di catalizzatori eterogenei supportati per la produzione di idrogeno." Master's Degree Thesis, Università Ca' Foscari Venezia, 2019. http://hdl.handle.net/10579/15271.

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Abstract:

Questo lavoro di tesi è stato quindi incentrato sullo sviluppo di un sistema catalitico eterogeneo per la produzione di idrogeno. Sono state studiate come razione test i processi di Steam Reforming di etanolo e Dry Reforming di metano. In particolare, l’attività di ricerca si è focalizzata sull’influenza del supporto nell’ attività e stabilità di catalizzatori a base di Nichel utilizzando ossidi di varia natura. Inoltre, si è voluto porre particolare attenzione sul metodo di preparazione. Infatti, oltre al metodo più tradizionale di precipitazione, si è investigato anche l’innovativo metodo delle microemulsioni. Infine, l’attenzione è stata posta nell’introduzione di alcuni promotori che vadano a modificare le caratteristiche morfologico- strutturali del materiale finale, ma anche la sua attività in entrambe le reazioni di ESR e MDR. Tutti i catalizzatori sono stati quindi caratterizzati attraverso le tecniche di fisi e chemisorbimento, XRD, TEM, SEM, TPR, OSC; è stato così possibile correlare attività catalitica e proprietà dei materiali.

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Calabretta, Antonino. "Studio del ciclo produzione-distribuzione di idrogeno per la mobilità sostenibile." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2010. http://amslaurea.unibo.it/1053/.

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VIRDIS, LAURA. "Produzione di idrogeno da rifiuti mediante l'utilizzo di microrganismi non fototrofici." Doctoral thesis, La Sapienza, 2007. http://hdl.handle.net/11573/916969.

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Raspanti, Cristian. "Produzione e Utilizzo dell’Idrogeno nell’Ambito dell'Aviazione." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2022.

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Abstract:

L’aviazione utilizza oggi il jet fuel, un combustibile petrolifero tutt’altro che pulito, ed è responsabile – in condizioni di flussi passeggeri non-pandemici – di circa il 4% delle emissioni di CO2 totali dovute ad attività umane, pari al 13% delle emissioni causate dal settore dei trasporti. Con la riduzione progressiva delle emissioni negli altri settori, però, specialmente se il flusso passeggeri ricomincerà a crescere nell’auspicata fase di rimbalzo economico post-pandemica (che ci auguriamo più prossima possibile) il peso delle emissioni causate dal settore aereo è destinato a crescere significativamente nei prossimi decenni. Secondo alcune proiezioni, il contributo netto del trasporto aereo al totale delle emissioni climalteranti originate dalle attività umane arriverà a una percentuale molto significativa che va addirittura dal 25% al 50%. Ed è qui che entra in gioco l’aereo a idrogeno con motori elettrici che si candida per la soluzione del problema più difficile da risolvere, quello del volo a zero emissioni.

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FINELLI, IVANA. "Studio sulla struttura e sul comportamento dinamico di idrogel polisaccaridici per la formulazione di nuovi dispositivi biomedicali." Doctoral thesis, Università degli Studi di Roma "Tor Vergata", 2010. http://hdl.handle.net/2108/1227.

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Abstract:

Hyadd4-G è un derivato dell’acido ialuronico avente l’ 1÷3% di gruppi carbossilici legati a catene laterali di esadecilammina. L’introduzione di catene laterali esadeciliche sull’acido ialuronico (HA) porta alla formazione di un polisaccaride con nuove proprietà in grado di formare idrogel fisici, stabili a concentrazioni di polimero molto basse, mentre l’ HA nativo forma soluzioni viscose anche a concentrazioni dieci volte maggiori. Il comportamento strutturale e dinamico dell’idrogel Hyadd4-G riguarda diverse scale temporali e spaziali. Il fattore dinamico di struttura, f(Q,t), ottenuto con misure di DLS, è stato usato per ricavare i tempi microscopici caratteristici e le dimensioni della maglia del network. La metodologia del recupero di fluorescenza dopo photobleaching, FRAP, è stata usata per misurare i coefficienti di diffusione di sonde fluorescenti con diverse dimensioni. Le dimensioni idrodinamiche delle sonde, evidenziando un effetto di setaccio degli idrogel con gli esperimenti di FRAP, possono essere comparate con le dimensioni di maglia, δ, degli idrogel Hyadd4-G studiati con DLS. Misure di reologia nel regime viscoelastico lineare hanno mostrato che Hyadd4-G è un gel “soffice” viscoelastico. Tali misure hanno mostrato inoltre un particolare meccanismo di ricostituzione (“recupero di struttura”) dopo la distruzione del network del gel con misure in flusso e l’iniettabilità dell’idrogel è supportata da un pronunciato comportamento di “shear-thinning” sotto una deformazione non-lineare. La tecnica dello scattering dei neutroni ha fornito informazioni sulla microstruttura e sulle proprietà di diffusione dell’acqua nel network. La caratterizzazione dello Hyadd4-G ha mostrato che la formazione del gel è dovuta all’interazione tra le catene laterali idrofobiche che stabilizzano il network 3D con un’architettura di dimensioni nanoscopiche, nonostante il basso grado di sostituzione. Questa rappresentazione fornisce il necessario background per considerare Hyadd4-G come un potenziale nuovo idrogel utilizzabile per trattamenti di malattie osteoarticolari. Lo xantano e il konjac glucomannano accoppiati forniscono uno dei sistemi di idrogel sinergici maggiormente studiati. Le zone di giunzione che stabilizzano una struttura 3D sono rappresentate da complessi macromolecolari in soluzione formati da catene polisaccaridiche parzialmente depolimerizzate. Le interazioni non-covalnti che stabilizzano la struttura del complesso polisaccaridico causano la distruzione di una struttura ordinata del complesso in soluzione e dell’idrogel. L’introduzione di legami chimici nella struttura 3D dell’idrogel sinergico rimuove questo comportamento, aggiungendo nuove caratteristiche al rigonfiamento e alle proprietà viscoelastiche dell’idrogel. L’utilizzo di epicloridrina come agente reticolante a basso peso molecolare non influisce sulla vitalità di fibroblasti NIH 3T3.
Hyadd4-G is a derivatized hyaluronic acid having 1÷3% of the carboxyl groups grafted with a hexadecylic amide side-chains. The introduction of a hexadecyl side chain onto hyaluronic acid (HA) chains yields a polysaccharide with new properties, capable of forming physical hydrogels, stable at very low polymer concentrations, whereas native HA forms viscous solutions at ten times higher concentrations. We addressed the structural and dynamic behavior of Hyadd4-G hydrogels at different time and length scales. Dynamic structural factor, f(Q,t), obtained by DLS, was used to extract the microscopic characteristic times and pore size of the network. Fluorescence recovery after photobleaching methodology, FRAP, was used to measure diffusion coefficients of fluorescent probes with different size. The hydrodynamic coil dimensions of dextrans evidencing a sieving effect of the hydrogels by FRAP experiments can be compared with the mesh size, δ, of Hyadd4-G hydrogels studied by DLS. Rheology measurements in the linear viscoelastic regime show that Hyadd4-G is a soft viscoelastic gel. Rheological measurements showed an unusual self-healing mechanism (structure recovery) after destruction of the gel network in a shear flow and the injectability of the hydrogel is supported by a pronounced shear-thinning behavior under nonlinear deformations. Neutron scattering techniques can provide information about the microstructure and the diffusional properties of water within the pores of the network. Characterization of Hyadd4-G showed that the driving force for its gel-like behavior is the occurrence of hydrophobic interactions involving hydrophobic side-chains stabilizing a 3D-network with nano-sized architecture, despite the low degree of substitution. This picture provides the necessary background to assess Hyadd4-G as one of the potential new hydrogel systems suitable for treatment of osteoarticular diseases. Xanthan and konjac glucomannan pair provides one of the most studied synergistic hydrogels. The junction zones stabilizing the 3D structure of this gel are present as macromolecular complexes in solution formed by the partially depolymerised polysaccharidic chains. The non-covalent interactions stabilizing the structure of the polysaccharidic complex cause the melting of the ordered structure of the complex in the solution and of the hydrogels. Introduction of chemical cross-links in the 3D structure of the synergistic hydrogel removes this behaviour, adding new features to the swelling and to the viscoelastic properties of the cured hydrogel. The use of epichlorohydrin as low molecular weight cross-linker does not impact on the viability of NIH 3T3 fibroblasts.

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Piccioni, Alberto. "Ottimizzazione di un sistema manometrico per la misura dell'assorbimento di idrogeno nei metalli." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2015. http://amslaurea.unibo.it/9427/.

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Abstract:

Nel presente lavoro viene descritto come è stata ottimizzata, a livello software e hardware, la procedura di controllo della pressione in uno strumento manometrico utilizzato per la misura della quantità di idrogeno assorbita e desorbita da parte di metalli. Dopo una breve introduzione sulle caratteristiche dell'idrogeno che lo rendono così appetibile dal punto di vista energetico, viene esposta la teoria alla base del processo di formazione di idruri metallici. Vengono dunque descritte le due principali tecniche di caratterizzazione di questi sistemi, ovvero le cinetiche e le isoterme pressione-composizione (PCI), e il metodo di misura adottato, ovvero quello volumetrico. Successivamente si passa alla descrizione delle componenti hardware del sistema, per poi soffermarsi sull'analisi dettagliata dell'algoritmo del software implementato, spiegando i problemi affrontati e le soluzioni adottate, riportando anche alcune formule utili ricorrenti. Infine, vengono esposti i risultati ottenuti da misure di cinetiche e PCI per il sistema MgH2 (idruro di magnesio).

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Biguzzi, Dennis. "L’auto a idrogeno: confronto con le auto elettriche in termini di impatto ambientale." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020. http://amslaurea.unibo.it/21518/.

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Abstract:

Negli ultimi anni è stata prestata grande attenzione al problema dei cambiamenti climatici e alla riduzione delle emissioni di gas serra nell'atmosfera; gran parte del biossido di carbonio, CO2, immesso nell'atmosfera è dovuto al trasporto su strada che consuma combustibili fossili. Le possibili soluzioni a questo problema sembrano essere i veicoli BEV e i veicoli FCEV. L'uso di veicoli a emissioni ridotte, come i veicoli a batteria, possono dare il massimo beneficio e aiuto all'Italia, poiché l'inquinamento dell'aria supera i livelli limite raccomandati dal World Health Organization. Il motore utilizzato dalle due tecnologie è il medesimo: si tratta di un propulsore composto da uno o più motori elettrici. Anche dal punto di vista delle emissioni c'è parità assoluta, poiché la tecnologia a idrogeno produce soltanto acqua come scarto. L'obbiettivo di questa tesi è analizzare le due tipologie di veicoli, soffermandosi sui pregi e sui difetti, facendone quindi un confronto, in particolare analizzando il sistema delle auto a idrogeno FCEV e descrivendo i vari componenti che lo costituiscono. Dalla studio emerge che le auto a idrogeno sono convenienti in quelle applicazioni dove l’autonomia e la velocità di ricarica prevalgono sull’efficienza energetica; tuttavia, i costi dovuti a una nuova rete di infrastrutture dedicate, al trasporto e allo stoccaggio dell’idrogeno, risultano maggiori rispetto a quelli necessari per le auto elettriche. I dati analizzati evidenziano una significativa riduzione delle emissioni di CO2 fino a un 66% in seguito alla sostituzione dei veicoli con motore a combustione interna con veicoli dotati di motore elettrico siano questi BEV o FCEV.

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Pagano, David. "Hydrogen Powred IC Engine: applicazioni, modifiche e impatto ambientale dei motori a idrogeno." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/22332/.

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Abstract:

La tesi si concentra sull'applicabilità e sulle caratteristiche dei motori alimentati ad idrogeno, partendo dal concetto chimico dell'elemento e soffermandosi, poi, sulle nozioni di produzione e stoccaggio. L'aspetto rilevante dello scritto è senz'altro la comprensione tecnica dell'efficacia di tali motori, confrontati con i classici motori a combustione interna, relativamente alla prospettiva di un minore impatto ambientale. Tuttavia, si mette in luce la lunga strada ancora da percorrere in questo ambito, data dalla bassa efficienza, rispetto ai motori tradizionali, e soprattutto, dall'inesistenza di una rete capillare di produzione di idrogeno sul territorio. In conclusione, si evince come la possibilità teorica di superare tali problemi esista e si debba affrontare, affinché il sistema di trasporti riesca a superare le sue barriere economiche e tecnologiche.

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Bezzi, Silvia. "Analisi di un sistema di misura e controllo per una microrete ad idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/22337/.

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Abstract:

Il riscaldamento globale, dovuto all’emissione di gas serra, ha reso sempre più urgente la transizione dalla produzione di energia con combustibili fossili alla produzione di energia con fonti rinnovabili. Questi sistemi, tuttavia, hanno forti limitazioni dovute alla non programmabilità delle fonti, allo stoccaggio e alla distribuzione. Per risolvere tali problematiche, si sta, quindi, passando da grandi centrali legate alla rete di distribuzione pubblica, a piccole microreti installate direttamente nei luoghi di utilizzo. Le microreti non basano le loro produzioni su stime statistiche, ma su dati effettivi di consumo. In questa nuova filosofia diventa sempre più importante l’aspetto della digitalizzazione legata all’automazione e al controllo. Questa tesi analizza la microrete di generazione e accumulo installata nel laboratorio di Meccanica dell'Università di Bologna. Il sistema di gestione, di tipo commerciale, pone grosse limitazioni sia a livello operativo che di analisi. Lo scopo dello studio è proporre soluzioni per aggirare il software proprietario e accedere direttamente ai dati della centralina. La prima proposta risolutiva prende in esame la piattaforma open source Arduino, mentre la seconda utilizza la porta Ethernet della centralina stessa e accede ai dati tramite l’utilizzo dell’applicazione Modbus Explorer del software Matlab, installata su computer.

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Venturi, Federico. "Microscopia elettronica di nanoparticelle mg-pd e mg-ti per stoccaggio di idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/6700/.

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Abstract:

L'utilizzo dell'idrogeno come vettore energetico �è negli ultimi anni uno dei temi in maggior rilievo riguardo la sostenibilit�à energetica, questo per via della sua abbondanza in natura, della sua elevata energia chimica per unità di massa, e della non tossicità dei prodotti della sua combustione. Tuttavia non si conosce ancora una maniera e�fficiente di immagazzinarlo per poterlo utilizzare per applicazioni mobili. In questo lavoro di tesi sono state cresciute, e analizzate mediante microscopia elettronica, nanoparticelle di magnesio decorate con metalli di transizione (Pd e Ti), che si collocano tra i candidati più promettenti per lo stoccaggio di idrogeno a stato solido.

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Pizzi, Diego <1976&gt. "Caratterizzazione di membrane inorganiche per la separazione di idrogeno da gas di reforming." Doctoral thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2008. http://amsdottorato.unibo.it/904/1/Tesi_Pizzi_Diego.pdf.

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Abstract:

The work of this thesis has been focused on the characterisation of inorganic membranes for the hydrogen purification from steam reforming gas. Composite membranes based on porous inorganic supports coated with palladium silver alloys and ceramic membranes have been analysed. A brief resume of theoretical laws governing transport of gases through dense and porous inorganic membranes and an overview on different methods to prepare inorganic membranes has been also reported. A description of the experimental apparatus used for the characterisation of gas permeability properties has been reported. The device used permits to evaluate transport properties in a wide range of temperatures (till 500°C) and pressures (till 15 bar). Data obtained from experimental campaigns reveal a good agreement with Sievert law for hydrogen transport through dense palladium based membranes while different transport mechanisms, such as Knudsen diffusion and Hagen-Poiseuille flow, have been observed for porous membranes and for palladium silver alloy ones with pinholes in the metal layer. Mixtures permeation experiments reveal also concentration polarisation phenomena and hydrogen permeability reduction due to carbon monoxide adsorption on metal surface.

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Pizzi, Diego <1976&gt. "Caratterizzazione di membrane inorganiche per la separazione di idrogeno da gas di reforming." Doctoral thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2008. http://amsdottorato.unibo.it/904/.

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Abstract:

The work of this thesis has been focused on the characterisation of inorganic membranes for the hydrogen purification from steam reforming gas. Composite membranes based on porous inorganic supports coated with palladium silver alloys and ceramic membranes have been analysed. A brief resume of theoretical laws governing transport of gases through dense and porous inorganic membranes and an overview on different methods to prepare inorganic membranes has been also reported. A description of the experimental apparatus used for the characterisation of gas permeability properties has been reported. The device used permits to evaluate transport properties in a wide range of temperatures (till 500°C) and pressures (till 15 bar). Data obtained from experimental campaigns reveal a good agreement with Sievert law for hydrogen transport through dense palladium based membranes while different transport mechanisms, such as Knudsen diffusion and Hagen-Poiseuille flow, have been observed for porous membranes and for palladium silver alloy ones with pinholes in the metal layer. Mixtures permeation experiments reveal also concentration polarisation phenomena and hydrogen permeability reduction due to carbon monoxide adsorption on metal surface.

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Iwanska, Agnieszka <1983&gt. "Ottimizzazione di catalizzatori di Ni/ZrO2 per la produzione di idrogeno da etanolo." Master's Degree Thesis, Università Ca' Foscari Venezia, 2013. http://hdl.handle.net/10579/2781.

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Abstract:

In questo lavoro di tesi sono stati preparati e caratterizzati catalizzatori di Ni/ZrO2 opportunamente modificati con CaO, utilizzati per la produzione di idrogeno da steam reforming di etanolo. La presenza di CaO sembra, da un lato, facilitare la riduzione di Ni, dall'altro moderare l'acidità del catalizzatore, principale causa della deposizione del coke. Si è notato un notevole effetto della percentuale di CaO; per il catalizzatore con la percentuale più alta è stato riscontrato un bilancio di carbonio totale e stabile nel tempo.

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Pizzolitto, Cristina <1992&gt. "Sviluppo di catalizzatori nanostrutturati a base di Nichel per la produzione di idrogeno." Master's Degree Thesis, Università Ca' Foscari Venezia, 2016. http://hdl.handle.net/10579/9097.

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Abstract:

Questo lavoro di tesi è incentrato sullo studio di catalizzatori eterogenei per la produzione di idrogeno mediante processi di Steam Reforming di etanolo e Dry Reforming di metano. L’attività di ricerca è focalizzata allo sviluppo di un sistema catalitico versatile a base di Nichel che sia modulabile da utilizzare per entrambe le reazioni. È stato studiato l’effetto del supporto sull’ attività e sulla selettività del sistema catalitico utilizzando gli ossidi di zirconio e cerio. Inoltre, è stato valutato l’effetto dell’aggiunta dell’ossido di lantanio al fine di promuovere proprietà redox, stabilità termica e meccanica e basicità del sistema. Per quanto riguarda i sistemi supportati su ossido di zirconio, l’aggiunta dell’ossido di lantanio, ha portato a risultati opposti nelle due reazioni; si è registrato un incremento di attività nella reazione di Steam Reforming di etanolo, mentre una diminuzione nella reazione di Dry Reforming di metano. Il supporto a base di ceria subisce invece il medesimo incremento di reattività sia nelle reazioni di Steam Reforming che di Dry Reforming. È stata effettuata un’attenta caratterizzazione chimico-fisica dei sistemi sintetizzati per correlare proprietà morfologiche e performance catalitiche.

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Burato, Claudio. "Un contributo all'utilizzo di idrogeno molecolare in processi ecocompatibili: sintesi diretta di H2O2." Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2008. http://hdl.handle.net/11577/3425093.

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Abstract:

Hydrogen peroxide, which annual world production is estimated in 3.5 mil tons/year, is prevalently used in paper industry, chemical synthesis and textile industry. The use of the green oxidant H2O2 is strongly recommended because of the high content of active oxygen and the formation of water as the only oxidation by-product. However, H2O2 is rather expensive, and today its wide employment is unfortunately far. The reaction of direct synthesis of hydrogen peroxide is know from 1914 and it can be considered as a possible strategic solution to obtain in an economic way diluite hydrogen peroxide solution. The Research Group where I carry out this Thesis work has a long experience in the activation of molecular hydrogen and oxygen upon using size controlled metal nanoclusters supported on cross-linked functional polymers. These type of catalysts, were synthesized, characterized by TEM, EXAFS, a-XRD and tested in the direct synthesis of hydrogen peroxide. With Pd°/K2621 catalysts, yields greater than 50% (respect the limiting reagent H2) after 90 minutes were obtained. A very promising catalyst was obtain upon generation of Pd° nanoclusters inside Nafion Sac-13. The support is a super acidic commercial material, obtained by dispersion of the perfluorinated polymer Nafion (13% w/w) on silica. This catalyst showed in the direct synthesis of hydrogen peroxide a very high selectivity (higher than 90%), respect to the limiting reagent H2.

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Campana, Alex. "Analisi tecnico-economica di configurazioni di impianto Power to Hydrogen per uso industriale." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.

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Abstract:

Contestualmente al processo di decarbonizzazione del settore energetico mondiale, risulta necessario individuare soluzioni alternative in grado di consentire l’abbattimento delle emissioni climalteranti. L’idrogeno può assumere un ruolo chiave nel raggiungimento di questi obiettivi: grazie al Power to Hydrogen è infatti possibile intraprendere la conversione dei settori “hard to abate” e stoccare ingenti quantità di energia, cooperando inoltre alla stabilizzazione della rete elettrica. Con il presente elaborato si intende approfondire la tematica idrogeno, tramite l’analisi di potenzialità, limiti ed applicazioni presenti e future. A seguito della descrizione dei principali metodi di produzione, vengono considerate le tecnologie di generazione a basso impatto ambientale e, in particolare, l’elettrolisi dell’acqua. In accordo con i progetti di “Hydrogen Valley” e con il recente PNRR pubblicato dal Governo Italiano, particolare interesse è stato rivolto al territorio dell’Emilia Romagna, con l’obiettivo di individuare informazioni relative a realtà industriali coinvolte nella produzione e/o nell’utilizzo di idrogeno, con valutazioni attinenti a volumi interessati e potenzialità future. La trattazione dei risultati ottenuti confluisce nella descrizione tecnica delle attività riscontrate di maggiore interesse, ed assume espressione conclusiva nell’elaborazione di un caso di studio specifico, rispetto al quale è condotta un’analisi tecnico-economica volta a valutare la sostituzione di “idrogeno grigio” con un impianto di autoproduzione di “idrogeno verde”, basato sullo sfruttamento di risorse rinnovabili. La competitività economica di una soluzione di tale natura consentirebbe la realizzazione di una delle prime realtà nazionali adibite alla produzione industriale di idrogeno a basso impatto ambientale e dunque consentirebbe l’implementazione di sinergie e connessioni tra le attività, presenti e future, coinvolte nella catena del valore dell’idrogeno.

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Summonte, Luca. "Analisi sperimentale della catena di misura di un sistema di produzione e stoccaggio idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/10171/.

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Abstract:

Eseguire l'analisi della catena di misura di un sistema di produzione e stoccaggio idrogeno risulta fondamentale per la buona riuscita delle prove in quanto evidenzia e mette in risalto eventuali errori dovuti a strumenti presenti in impianto. Ogni strumento di misura facente parte dell’impianto ha i suoi andamenti e le sue tolleranze. Pertanto si è verificata l'affidabilità delle misurazioni eseguite proponendo delle misurazioni aggiuntive necessarie.

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Gabiccini, Alberto. "Complessi dinucleari di ferro con leganti a ponte per la produzione elettrocatalitica di idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2013. http://amslaurea.unibo.it/6096/.

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Abstract:

Il forte incremento della popolazione mondiale, la continua crescita del tenore di vita e del livello di consumi hanno portato negli ultimi decenni ad un enorme aumento della richiesta mondiale di energia. Diviene pertanto fondamentale ricercare nuovi metodi altamente efficienti di produzione, trasporto ed utilizzo di energia, che migliorino la qualità della vita dell’uomo e nello stesso tempo salvaguardino il clima e l’ambiente. Proprio a questo proposito, in questi ultimi anni, vi è un crescente interesse nei riguardi della molecola di idrogeno, H2. Ad oggi è impossibile sostituire i combustibili fossili con l’idrogeno, per motivi prettamente tecnologici (difficoltà nello stoccaggio e nel trasporto) e per motivi legati alla sua produzione. Infatti, l’idrogeno è sì uno degli elementi più presenti in natura, ma non come sostanza gassosa pura bensì in forma combinata, generalmente acqua, quindi per produrlo è necessario rompere il legame con l’elemento con cui è combinato, consumando energia; questo spiega il motivo per cui l’idrogeno viene considerato un vettore di energia e non una fonte di energia. La produzione di idrogeno, o meglio del suo equivalente costituito da un flusso di elettroni e protoni, dall’acqua è un processo che avviene in natura, precisamente nelle cellule vegetali durante la prima fase della fotosintesi clorofilliana. Tale processo mostra l’importanza dei complessi bio-inorganici che vi partecipano, ai quali si ispira la ricerca di nuovi efficienti catalizzatori per la produzione di idrogeno mediante scissione catalitica dell’acqua (water splitting). Una classe di enzimi particolarmente studiata, in quest’ambito, è costituita dalle idrogenasi; la maggior parte di questi enzimi contengono un frame dinucleare Ni-Fe o Fe-Fe. Numerosi gruppi di ricerca sono fortemente impegnati nell’obiettivo di sintetizzare complessi simili a questi enzimi (enzyme mimics), e con prestazioni paragonabili, in modo da produrre idrogeno in modo efficiente e rispettando i principi di sostenibilità ambientale ed economica. Il gruppo di ricerca presso il quale è stato svolto il tirocinio oggetto del presente elaborato si occupa dello studio di complessi metallorganici caratterizzati dalla presenza di un “core” metallico costituito da due atomi di Ferro adiacenti coordinati tra loro mediante leganti a ponte diversamente funzionalizzati. Obiettivo del tirocinio è stato quello di verificare l’efficienza catalitica di alcuni di questi complessi nel promuovere il processo di interconversione H+/H2; per fare ciò, si è fatto ricorso ad un approccio elettrochimico, sfruttando la tecnica della voltammetria ciclica.

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Pelliconi, Edoardo. "Analisi tecnica della componentistica negli impianti di elettrolisi dell’acqua per la produzione di idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019.

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Abstract:

L’obiettivo dell’elaborato è quello di studiare il funzionamento di una cella elettrolitica per la produzione di idrogeno a partire dall’acqua, per comprendere quali siano i parametri di funzionamento che influenzano maggiormente le prestazioni della cella, e dunque di identificare una soluzione tecnologica migliorativa rispetto allo stato dell’arte. In primis sono stati studiati i processi, le reazioni e le condizioni operative delle attuali tecnologie elettrolitiche esistenti, mettendo a confronto i punti di forza e le criticità di ciascuna soluzione tecnologica. Successivamente sono stati individuati i parametri sui quali sarebbe opportuno lavorare per effettuare un miglioramento e sono state sviluppate delle idee a riguardo. In seguito è stato scelto di approfondire la tecnologia elettrolitica alcalina le cui caratteristiche meglio si adattano allo sviluppo delle idee considerate ed è stata effettuata una ricerca rispetto alla presenza o meno di idee tecnologiche similari all’interno dello stato dell’arte. Infine è stata proposta una veloce panoramica del prototipo che si vorrà andare a realizzare.

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DE, SIMONE GIULIO. "Analisi teorica, progettazione e sperimentazione di sistemi per la produzione di idrogeno da idrocarburi." Doctoral thesis, Università degli Studi di Roma "Tor Vergata", 2009. http://hdl.handle.net/2108/1093.

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Abstract:

Nel presente lavoro sono state approfondite le tematiche relative alla riformulazione degli idrocarburi in sistemi compatti, applicabili a bordo di autoveicoli, in particolar modo quelle inerenti la progettazione. Sono stati sviluppati numerosi modelli di calcolo al fine di approntare uno strumento di fluidodinamica computazionale in grado di simulare i fenomeni che caratterizzano le diverse fasi del processo, e guidare la progettazione di detti sistemi. I modelli predisposti, prima di essere impiegati per la progettazione, sono stati ampiamente validati sulla base dei risultati sperimentali a disposizione: per quanto al reforming del gasolio si è fatto riferimento ad un reattore sviluppato nell’ambito di un progetto finanziato dall’Unione Europea denominato “Direct”, cui hanno partecipato enti di ricerca pubblici e privati ed aziende, per quanto al reforming del metano si è fatto riferimento alla letteratura scientifica. I modelli sono stati poi impiegati con successo nella progettazione di due reattori, il primo denominato “Prometer” è in grado di operare la riformulazione di combustibili liquidi, l’altro denominato “Syngas UTV” di quelli gassosi. I due sistemi sono stati concepiti in maniera da essere in grado di gestire combustibili diversi (sistemi multifuel), la sperimentazione in laboratorio si è però focalizzata sull’utilizzo di gasolio e metano. In particolare la scelta di sperimentare il reattore “Prometer” sul gasolio è dovuta al fatto che questi presenta caratteristiche che ne rendono particolarmente difficile la riformulazione senza incappare nella formazione di particolato, cui segue l’interruzione irreversibile del funzionamento del reattore. Per questo motivo lo sviluppo di sistemi stabili ed in grado di garantire durate di funzionamento adeguate, per l’ossidazione parziale del gasolio finalizzata alla produzione di idrogeno, rappresenta ancora un obiettivo per il mondo scientifico. I risultati della sperimentazione sono stati estremamente soddisfacenti, anche per la riformulazione del gasolio, sebbene in un unico ciclo di dottorato non sia stato possibile approfondire ulteriormente la sperimentazione, per l’ingente impegno di tempo che lo sviluppo dei sistemi ha richiesto. La prosecuzione delle attività di ricerca intraprese ha eccellenti possibilità di concludere favorevolmente verso la possibilità di giungere allo sviluppo di sistemi stabili ed in grado di operare senza produzione di particolato, che non è stata riscontrata nelle prime prove effettuate sul reattore. Per scongiurare tale evenienza si ritiene, sia sulla base delle evidenze sperimentali che dalle simulazioni effettuate, che le fasi di vaporizzazione e miscelazione abbiano un ruolo fondamentale.
Scope of this work is to examine design issues concerning the reforming of the hydrocarbons in compact systems, which can be used for hydrogen generation onboard vehicles. Several models have been developed in order to build a comprehensive fluid dynamics tool to simulate physical and chemical phenomena that affect reforming process. Models have been extensively validated on results from scientific literature and "Direct" project, a research program funded by the European Union which concern Diesel fuel reforming. The models were then used successfully in the design of two reactors, the first called "Prometer", the other "Syngas UTV", which are capable of operating Catalytic Partial Oxidation (CPOx) of liquid fuels and gaseous fuels respectively. The two multifuel systems have been tested with Diesel fuel and methane. In particular, the choice of run "Prometer" reactor with Diesel fuel is due to the fact that gasoil CPOx is particularly difficult due to soot formation, which often involves fast and irreversible shutdown of the reactor. For this reason, the development of stable and long-life CPOx reactors for Diesel fuel is still an objective for scientific community. The experimental result were successful, even for Diesel reforming, since no soot formation was observed during experiments. To this goal, fuel vaporization and mixing were found to have a key role.

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Baroni, Riccardo. "Analisi tecnico-economica di soluzioni impiantistiche per la metanazione catalitica di idrogeno e anidride carbonica." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.

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Abstract:

La crescente diffusione di impianti per la produzione di energia rinnovabile, caratterizzata da un’intrinseca imprevedibilità, e la necessità di limitare le emissioni di anidride carbonica degli impianti produttivi, hanno recentemente posto l’attenzione sulla metanazione catalitica, un processo conosciuto fin dai primi anni del ‘900. In questo elaborato ci si propone di indagare i principali parametri che influenzano la metanazione, di stabilire quali settori siano idonei all’applicabilità della tecnologia “power to methane” e di ottenere una valutazione economica che indichi quali siano le possibili leve di controllo per rendere la tecnologia competitiva. Fores Engineering, una società operante nel settore petrolifero e del gas, ha colto nel mercato un interesse crescente nei confronti del power to methane e dalla loro necessità di comprendere lo stato dell’arte della tecnologia e le possibili applicazioni, è nato quest’elaborato di tesi.

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Pasi, Lorenzo. "Motori a combustione interna per uso veicolare alimentati a idrogeno: ottimizzazione e controllo della combustione." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/22885/.

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Abstract:

La precaria situazione ambientale del nostro pianeta impone di ridurre le emissioni inquinanti, iniziando da quelle più alla nostra portata: le emissioni causate dai veicoli. La mobilità elettrica è già realtà da qualche anno, anche se ancora incontra limiti dovuti ai costi, all'autonomia e ai tempi di ricarica, per non parlare dello smaltimento delle batterie. E' stato recentemente proposto di utilizzare, invece, l'idrogeno come carburante alternativo a benzina e gasolio, in modo da non rinunciare alla comodità e alle prestazioni del motore a combustione, ma allo stesso tempo generando solamente emissioni di vapore acqueo. O almeno così sarebbe sulla carta: vedremo, infatti, quali sono i limiti associati all'idrogeno come combustibile, in termini di costi e sostenibilità della sua produzione, di proprietà favorevoli o meno all'applicazione motoristica e di sicurezza. Analizzeremo, quindi, il funzionamento, la conversione da benzina a idrogeno, le caratteristiche del processo di combustione, i componenti e le strategie operative proposti o adottati per questi motori del futuro. Vedremo, inoltre, come può essere strutturata una sala prove per la loro sperimentazione e valuteremo la sicurezza dell'idrogeno come combustibile. Tra le proposte relative all'idrogeno c'è anche una sua applicazione all'interno di pile a combustibile al fine di alimentare veicoli elettrici: faremo, quindi, un confronto tra questi ultimi, gli attuali veicoli a batteria e quelli mossi da MCI a idrogeno, cercando di capire quale tipologia sia candidata a diventare sovrana della mobilità sostenibile del futuro.

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Di, Primio Luisa. "Sviluppo di un banco prova per la generazione ed accumulo di idrogeno da fonte rinnovabile." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2022. http://amslaurea.unibo.it/25879/.

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Abstract:

In un contesto di cambiamento ed innovazione a causa delle preoccupazioni riguardanti il cambiamento climatico, è analizzata la microrete di generazione e accumulo di idrogeno da fonti energetiche rinnovabili attualmente installata nel laboratorio di Meccanica dell’Università di Bologna. Le limitazioni dovute all'utilizzo di fonti energetiche rinnovabili come non programmabilità delle fonti, stoccaggio, costi e distribuzione, vogliono essere implementate sviluppando delle soluzioni per rendere il banco prova più accessibile rispetto alla versione commerciale dal punto di vista di analisi e controllo, mediante sistemi open source per l’acquisizione e la raccolta di dati. La trattazione sperimentale è focalizzata al raggiungimento di questo obiettivo mediante l’introduzione di sensori di temperatura, corrente, tensione e pressione, realizzati con l’utilizzo di Arduino Mega 2560, una scheda programmabile open-source dotata di microcontrollore. Sono infine estrapolati e analizzati i dati ottenuti mediante il nuovo sistema di acquisizione sperimentale.

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Montaleone, Daniel. "Studio ed ottimizzazione di processi per la produzione di membrane ceramiche per la separazione di idrogeno." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/7624/.

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Abstract:

Questa tesi descrive l’attività scientifica svolta presso l’istituto CNR-ISTEC di Faenza. Lo scopo è stato lo studio e l’ottimizzazione del processo per la realizzazione di una membrana ceramica permselettiva all’idrogeno usufruibile in applicazioni industriali. Grazie alle prove effettuate è stata possibile la realizzazione tramite colaggio su nastro dei due strati ceramici che formano la membrana: un supporto poroso e un film sottile e denso. I nastri, dopo essiccamento, sono stati tagliati con la geometria desiderata, impilati uno sull’altro, termocompressi e sinterizzati. L’attività svolta ha permesso l’ingegnerizzazione di una membrana ad elevato contenuto tecnologico con le proprietà necessarie per poter essere impiegata in un processo di purificazione di idrogeno più semplice, efficiente ed economico rispetto a quelli utilizzati fino ad ora.

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Pavarelli, Giulia. "Sviluppo di nuovi sistemi catalitici per la produzione di idrogeno "on-board" mediante deidrogenazione di idrocarburi." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2011. http://amslaurea.unibo.it/2541/.

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Abstract:

La ricerca è collocata nell’ambito del progetto europeo “GREEN AIR” (7FP – Transport) che è finalizzato alla produzione di idrogeno a bordo di aerei mediante deidrogenazione catalitica di cherosene avio. La deidrogenazione di molecole organiche volta alla produzione di idrogeno è una reazione poco studiata; in letteratura sono presenti solo esempi di deidrogenazione di molecole singole, tipicamente a basso peso molecolare, per la produzione di olefine. Già per questi substrati la conduzione della reazione risulta molto complessa, quindi l’impiego di frazioni di combustibili reali rende ancora più problematica le gestione del processo. L’individuazione dei parametri operativi e della corretta formulazione del catalizzatore possono essere definiti accuratamente solo dopo un approfondito studio dei meccanismi di reazione e di disattivazione. Pertanto questo lavoro ha come obiettivo lo studio di questi meccanismi partendo da molecole modello per giungere poi a definire la reattività di miscele complesse. Le problematiche principali che si presentano nella conduzione di questa reazione sono la disattivazione da coke e da zolfo. Quindi è evidente che la comprensione dei meccanismi di reazione, di formazione dei depositi carboniosi e dell’avvelenamento da zolfo è uno stadio fondamentale per delineare quali siano i requisiti necessari alla realizzazione del processo. Il fine ultimo della ricerca è quello di utilizzare le informazioni acquisite dallo studio dei meccanismi coinvolti per arrivare a formulare un catalizzatore capace di soddisfare i requisiti del progetto, sia in termini di produttività di idrogeno sia in termini di tempo di vita, unitamente alla definizione di accorgimenti utili al miglioramento della conduzione della reazione.

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Nocci, Michele. "Nuovi catalizzatori per la produzione di idrogeno mediante reazioni di steam reforming e ossidazione parziale catalitica." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/6547/.

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Abstract:

L'idrogeno è un prodotto di grande importanza per l'industria chimica ed i processi di raffineria. Il 60% dell'intera produzione di idrogeno viene dal reforming del gas naturale. L'oxy-reforming è un processo che unisce la reazione di steam reforming a quella di ossidazione parziale e che ha dimostrato di avere molti vantaggi in termini di temperature molto più basse, minor volume di vapore alimentato con conseguente minori costi energetici e tempi di contatto sul catalizzatore. Per questo processo sono stati preparati, testati e caratterizzati catalizzatori a base di ossidi misti Ce-Zr impregnati con Rh. Particolare attenzione è stata posta all'effetto sulle prestazioni catalitiche del metodo di sintesi e della natura della fase costituente il supporto. Sperimentalmente è stato osservato che il catalizzatore il cui supporto è stato ottenuto via microemulsione ha una migliore attività rispetto al coprecipitato e che la fase ottimale corrisponde ad un rapporto Ce-Zr 0,5-0,5.

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PESENTI, Rachele. "Sviluppo di sistemi di produzione elettrolitica di idrogeno senza ricorso a catalizzatori del gruppo del platino." Doctoral thesis, Università degli studi di Bergamo, 2014. http://hdl.handle.net/10446/30627.

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Abstract:

The work presented herein takes into account the fundamental and technological issues associated to the realization of water electrolysis in an alkaline environment, without the use of devices with proton exchange membrane (PEM). Due to the high cost and limited availability of platinum group metals (PGM), used as catalysts in PEM electrolysers, these devices have little chance of being employed in the production of hydrogen on a large scale. Owing to recent advances in the development of non-PGM catalysts, this limitation can be overcome by using non-PEM alkaline electrolysis systems. The experimental results collected in this thesis demonstrate how an alkaline electrolyser, with performances comparable with those of PEM electrolysers, can be achieved without resorting to PGM and high stability and durability catalysts. The studies on the advantages and limitations of such electrolysers, with different architectures, show how a judicious application of differential pressure in a system with electrolyte recirculation helps to reduce the limits of mass transport and increases the system efficiency and power density.

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PESENTI, Rachele. "Sviluppo di sistemi di produzione elettrolitica di idrogeno senza ricorso a catalizzatori del gruppo del platino." Doctoral thesis, Università degli studi di Bergamo, 2014. http://hdl.handle.net/10446/222109.

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Abstract:

The work presented herein takes into account the fundamental and technological issues associated to the realization of water electrolysis in an alkaline environment, without the use of devices with proton exchange membrane (PEM). Due to the high cost and limited availability of platinum group metals (PGM), used as catalysts in PEM electrolysers, these devices have little chance of being employed in the production of hydrogen on a large scale. Owing to recent advances in the development of non-PGM catalysts, this limitation can be overcome by using non-PEM alkaline electrolysis systems. The experimental results collected in this thesis demonstrate how an alkaline electrolyser, with performances comparable with those of PEM electrolysers, can be achieved without resorting to PGM and high stability and durability catalysts. The studies on the advantages and limitations of such electrolysers, with different architectures, show how a judicious application of differential pressure in a system with electrolyte recirculation helps to reduce the limits of mass transport and increases the system efficiency and power density.

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Dissertations / Theses on the topic 'Idrogeli'

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