{"id":99892,"date":"2025-07-24T07:06:44","date_gmt":"2025-07-24T05:06:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.linseis.com\/non-categorizzato\/accumulatori-di-calore-ad-alta-temperatura-materiali-con-capacita-costante-per-molti-cicli\/"},"modified":"2026-01-13T08:03:23","modified_gmt":"2026-01-13T07:03:23","slug":"accumulatori-di-calore-ad-alta-temperatura-materiali-con-capacita-costante-per-molti-cicli","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/conoscenza\/accumulatori-di-calore-ad-alta-temperatura-materiali-con-capacita-costante-per-molti-cicli\/","title":{"rendered":"Accumulatori di calore ad alta temperatura: materiali con capacit\u00e0 costante per molti cicli"},"content":{"rendered":"\t\t<div data-elementor-type=\"wp-post\" data-elementor-id=\"99892\" class=\"elementor elementor-99892 elementor-90466\" data-elementor-post-type=\"post\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-d57f291 e-flex e-con-boxed e-con e-parent\" data-id=\"d57f291\" data-element_type=\"container\" data-e-type=\"container\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"e-con-inner\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-b851da7 elementor-toc--minimized-on-tablet elementor-widget elementor-widget-table-of-contents\" data-id=\"b851da7\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-settings=\"{&quot;headings_by_tags&quot;:[&quot;h2&quot;],&quot;exclude_headings_by_selector&quot;:[],&quot;no_headings_message&quot;:&quot;No headings were found on this 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l&#039;indice dei contenuti\"><svg aria-hidden=\"true\" class=\"e-font-icon-svg e-fas-chevron-down\" viewBox=\"0 0 448 512\" xmlns=\"http:\/\/www.w3.org\/2000\/svg\"><path d=\"M207.029 381.476L12.686 187.132c-9.373-9.373-9.373-24.569 0-33.941l22.667-22.667c9.357-9.357 24.522-9.375 33.901-.04L224 284.505l154.745-154.021c9.379-9.335 24.544-9.317 33.901.04l22.667 22.667c9.373 9.373 9.373 24.569 0 33.941L240.971 381.476c-9.373 9.372-24.569 9.372-33.942 0z\"><\/path><\/svg><\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-toc__toggle-button elementor-toc__toggle-button--collapse\" role=\"button\" tabindex=\"0\" aria-controls=\"elementor-toc__b851da7\" aria-expanded=\"true\" aria-label=\"Chiudi l&#039;indice dei contenuti\"><svg aria-hidden=\"true\" class=\"e-font-icon-svg e-fas-chevron-up\" viewBox=\"0 0 448 512\" xmlns=\"http:\/\/www.w3.org\/2000\/svg\"><path d=\"M240.971 130.524l194.343 194.343c9.373 9.373 9.373 24.569 0 33.941l-22.667 22.667c-9.357 9.357-24.522 9.375-33.901.04L224 227.495 69.255 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class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Accumulo di calore per processi ad alta temperatura<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-b225df0 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"b225df0\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>Nel corso della decarbonizzazione industriale, l&#8217;uso efficiente dell&#8217;energia termica sta diventando sempre pi\u00f9 il fulcro della tecnologia energetica. Soprattutto nel settore delle <b>centrali solari a concentrazione (CSP)<\/b> e nell&#8217;<b>industria della lavorazione dei metalli<\/b>, c&#8217;\u00e8 una notevole necessit\u00e0 di immagazzinare <b>temperature elevate (&gt;600 \u00b0C)<\/b> per ore o giorni, sia per compensare le fluttuazioni delle fonti energetiche sia per recuperare il calore industriale di scarto. Nella lavorazione dei metalli, ad esempio, il calore di scarto generato durante il trattamento termico pu\u00f2 essere temporaneamente immagazzinato in materiali di stoccaggio e successivamente riutilizzato per <b>preriscaldare i materiali<\/b> o nei processi di essiccazione.  <\/p><p>A questo scopo si utilizzano accumulatori di calore che assorbono l&#8217;energia termica in modo sensibile (attraverso l&#8217;aumento della temperatura), latente (attraverso il cambiamento di fase) o chimico (attraverso reazioni reversibili). Le <b>applicazioni ad alta temperatura<\/b> sono particolarmente esigenti, in quanto richiedono materiali di accumulo che rimangano <b>stabili dal punto di vista meccanico, termico e chimico<\/b> &#8211;<strong> per<\/strong> <b>diverse centinaia di cicli di carica e scarica<\/b>. La sfida principale consiste nell&#8217;individuare materiali la cui capacit\u00e0 di accumulo del calore rimanga costante per molti cicli.  <\/p><p>Particolare attenzione \u00e8 rivolta a <b>solidi<\/b> come la <b>grafite, gli isolanti ceramici<\/b> o i <b>sistemi compositi<\/b> costituiti da questi componenti. Questi materiali offrono un&#8217;ampia gamma di applicazioni come vettori di calore, materiali strutturali o matrici per altre fasi funzionali (ad esempio sali, ossidi). Tuttavia, le loro prestazioni non possono essere valutate solo in base alla composizione chimica o ai punti di fusione: il <b>comportamento a lungo termine sotto stress termico ciclico<\/b> \u00e8 decisivo.  <\/p><p>La valutazione sistematica di queste propriet\u00e0 nella caratterizzazione dei materiali viene effettuata con l&#8217;ausilio della <a href=\"https:\/\/www.linseis.com\/methoden\/dynamische-differenz-kalorimetrie\/\" data-auto-event-observed=\"true\">\n  <strong>calorimetria a scansione differenziale (DSC)<\/strong>\n<\/a> \u00e8 utilizzata nella caratterizzazione dei materiali. Come metodo di analisi termica, consente di determinare con precisione la capacit\u00e0 termica, le temperature di transizione e le variazioni di entalpia nel corso di cicli ripetuti di temperatura. La DSC \u00e8 quindi uno strumento indispensabile per analizzare i sistemi di materiali in relazione alla loro <b>resistenza al ciclo e alla stabilit\u00e0 termica<\/b> nell&#8217;intervallo delle alte temperature.  <\/p><p>Studi recenti dimostrano che combinazioni mirate di materiali, come i compositi ceramico-grafitici, possono essere utilizzate per sviluppare sistemi che presentano <b>prestazioni termiche costanti<\/b> nonostante carichi elevati per centinaia di cicli (Yang et al., 2025; Ran et al., 2020). Questo articolo fa luce sui requisiti di questi materiali per l&#8217;accumulo di calore, presenta i sistemi di materiali rilevanti e mostra come la DSC contribuisca alla valutazione della loro idoneit\u00e0 all&#8217;uso. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-089db90 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"089db90\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Requisiti degli accumulatori di calore ad alta temperatura<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-ffd63eb elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"ffd63eb\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>Gli accumulatori di calore ad alta temperatura devono soddisfare requisiti complessi per poter essere utilizzati in modo affidabile su scala industriale. A differenza degli accumulatori per basse o medie temperature, come quelli utilizzati per gli edifici, in questo caso i requisiti principali sono la <b>capacit\u00e0 di carico termico, la resistenza chimica e l&#8217;integrit\u00e0 meccanica per molti cicli<\/b>. La scelta del materiale \u00e8 influenzata in modo significativo da questi criteri multipli.  <\/p><h4>Requisiti termici<\/h4><p>La capacit\u00e0 di assorbire e rilasciare energia termica in modo efficiente \u00e8 fondamentale. Nel caso dell&#8217;<b>accumulo di calore sensibile<\/b>, questo si ottiene aumentando la temperatura di un materiale, per cui la <a href=\"https:\/\/www.linseis.com\/messgroessen\/spezifische-waermekapazitaet\/\">\n  <b>capacit\u00e0 termica specifica (c\u209a)<\/b>\n<\/a> determina la quantit\u00e0 di energia immagazzinata. Per le applicazioni ad alta temperatura, sono necessari materiali i cui valori di c\u209a rimangano il pi\u00f9 possibile costanti nell&#8217;intero intervallo di temperatura. Un&#8217;elevata capacit\u00e0 termica assoluta \u00e8 auspicabile, ma \u00e8 ancora pi\u00f9 importante che <b>non si riduca nel corso di molti cicli di carica<\/b> &#8211; un aspetto che pu\u00f2 essere valutato chiaramente solo attraverso misurazioni ripetute.   <\/p><p>Anche la <b>conducibilit\u00e0 termica<\/b> gioca un ruolo decisivo: i materiali con bassa conducibilit\u00e0 non riescono a distribuire il calore in modo uniforme in tutto il volume, il che porta a gradienti di temperatura indesiderati e a sollecitazioni del materiale. L&#8217;integrazione di componenti altamente conduttivi, come la grafite, pu\u00f2 contribuire in modo mirato a rendere omogenea la distribuzione della temperatura.<\/p><h4>Stabilit\u00e0 chimica e meccanica<\/h4><p>Gli accumulatori termici nelle applicazioni industriali ad alta temperatura sono spesso esposti non solo al calore, ma anche ad <b>atmosfere reattive<\/b>, a differenze di pressione o al contatto con sostanze metalliche, ossidanti o corrosive. <b>La resistenza alle reazioni chimiche<\/b> \u00e8 quindi un requisito fondamentale. L&#8217;ossidazione, l&#8217;idrolisi o la formazione di fasi intermedie instabili possono portare a un graduale degrado della capacit\u00e0 di accumulo.  <\/p><p>Un esempio: la grafite si ossida in atmosfera di ossigeno a partire da circa 600 \u00b0C, il che ne limita l&#8217;uso in molte applicazioni senza misure protettive. Le ceramiche, invece, soprattutto quelle a base di <b>SiC <\/b>o <b>Si\u2083N\u2084,<\/b> sviluppano <b>strati<\/b> protettivi <b>di SiO\u2082<\/b> ad alte temperature, che agiscono come <b>barriera di diffusione<\/b> e impediscono la penetrazione dell&#8217;ossigeno. <\/p><p>Anche la <b>stabilit\u00e0 meccanica<\/b> \u00e8 fondamentale. I ripetuti processi di riscaldamento e raffreddamento portano all&#8217;<b>\n  <a href=\"https:\/\/www.linseis.com\/wissen\/thermische-ausdehnung\/\">espansione e alla contrazionetermica<\/a>\n<\/b>, che generano tensioni nel materiale. I materiali con una bassa espansione termica e un&#8217;elevata resistenza alla frattura sono avvantaggiati in questo caso. Le ceramiche offrono un&#8217;eccellente stabilit\u00e0 dimensionale, mentre le strutture flessibili e porose come la grafite espansa possono assorbire parzialmente le sollecitazioni del materiale.   <\/p><h4>Valutazione mediante calorimetria a scansione differenziale (DSC)<\/h4><p>I requisiti di cui sopra non possono essere registrati solo con le schede tecniche dei materiali. Solo le <b>analisi termiche cicliche<\/b>, come quelle effettuate con il DSC, rivelano come cambiano le c\u209a, l&#8217;entalpia o le transizioni di fase durante il funzionamento reale. Nelle misurazioni DSC vengono simulati diversi cicli di riscaldamento\/raffreddamento. Le deviazioni nelle curve calorimetriche risultanti indicano un <b>calo delle prestazioni o cambiamenti strutturali<\/b> in una fase iniziale.   <\/p><p>La DSC \u00e8 uno dei pochi metodi in grado di registrare simultaneamente questi cambiamenti multifisici, in particolare per le nuove combinazioni di materiali come i sistemi compositi di ceramica, grafite e sali. Studi come quelli di <strong>Yang et al. (2025)<\/strong> o <strong>Ran et al. (2020)<\/strong> dimostrano che la DSC pu\u00f2 essere utilizzata per fare affermazioni affidabili sulla reversibilit\u00e0 e la stabilit\u00e0 termica dei sistemi di materiali, un prerequisito essenziale per lo sviluppo di sistemi di accumulo di calore di lunga durata. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-f78cc05 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"f78cc05\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Grafite come materiale di accumulo di calore e matrice<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-e902ec9 elementor-widget__width-initial elementor-widget elementor-widget-image\" data-id=\"e902ec9\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"image.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<figure class=\"wp-caption\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"534\" src=\"https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Isometrische-Darstellung-eines-keramisch-graphitischen-Kompositmaterials-1024x683.png\" class=\"attachment-large size-large wp-image-90505\" alt=\"\" srcset=\"https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Isometrische-Darstellung-eines-keramisch-graphitischen-Kompositmaterials-1024x683.png 1024w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Isometrische-Darstellung-eines-keramisch-graphitischen-Kompositmaterials-300x200.png 300w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Isometrische-Darstellung-eines-keramisch-graphitischen-Kompositmaterials-768x512.png 768w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Isometrische-Darstellung-eines-keramisch-graphitischen-Kompositmaterials.png 1536w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/>\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<figcaption class=\"widget-image-caption wp-caption-text\">Figura 1: Rappresentazione schematica di un composito grafitico-ceramico con grafite porosa (grigio), inclusioni di PCM (blu) e rivestimento protettivo in ceramica (bianco) per l'accumulo di calore ad alta temperatura.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-26582d2 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"26582d2\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>La <b>grafite <\/b>\u00e8 uno dei materiali pi\u00f9 studiati per l&#8217;accumulo di calore alle alte temperature, non solo per le sue propriet\u00e0 termiche, ma anche per la sua flessibilit\u00e0 strutturale. In forma porosa o espansa, la grafite pu\u00f2 fungere da <b>matrice <\/b>per altre sostanze di accumulo come sali o ossidi metallici, contribuendo allo stesso tempo alla <b>distribuzione del calore <\/b>e alla <b>stabilit\u00e0 strutturale <\/b>. <\/p><h4><a href=\"https:\/\/www.linseis.com\/messgroessen\/waermeleitfaehigkeit\/\">Conducibilit\u00e0 termica<\/a> e comportamento alla temperatura<\/h4><p>Una caratteristica fondamentale della grafite \u00e8 la sua <b>pronunciata conducibilit\u00e0 termica anisotropa<\/b>, che \u00e8 significativamente pi\u00f9 alta nel piano basale (parallelo al piano dello strato) rispetto a quello perpendicolare. Ci\u00f2 consente un&#8217;efficace <b>distribuzione laterale del calore<\/b>, particolarmente vantaggiosa nei sistemi di accumulo modulari o a strati. La capacit\u00e0 termica specifica della grafite \u00e8 moderata rispetto ad altri solidi, ma aumenta continuamente con l&#8217;aumentare della temperatura: una propriet\u00e0 che pu\u00f2 essere sfruttata per l&#8217;accumulo di calore sensibile.  <\/p><p>\u00c8 stato dimostrato che la grafite rimane <b>termicamente stabile<\/b> in un ambiente con gas inerte per molti cicli di temperatura. Studi come quello di <g id=\"gid_1\">Yang et al. (2025)<\/g> dimostrano che i compositi di grafite stabilizzati ceramicamente mantengono la loro capacit\u00e0 di accumulo quasi costantemente per <g id=\"gid_2\">diverse centinaia di cicli termici<\/g>. La combinazione con materiali ceramici protegge la grafite dal degrado strutturale e ha anche un effetto di stabilizzazione della temperatura.  <\/p><h4>Suscettibilit\u00e0 all&#8217;ossidazione e misure di protezione<\/h4><p>In atmosfere ossidanti &#8211; soprattutto in presenza di ossigeno atmosferico &#8211; la grafite inizia a ossidarsi a temperature di circa <strong>600<\/strong><strong>\u00b0C<\/strong>. Questo limita fortemente il suo utilizzo nei sistemi aperti. Questo limita fortemente il suo utilizzo nei sistemi aperti. Per estendere gli intervalli di temperatura di applicazione, spesso si adottano <strong>misure protettive passivanti<\/strong>, ad esempio:  <\/p><ul><li>Funzionamento in <b>atmosfera di gas inerte <\/b>(argon, azoto)<\/li><li>Incorporazione in <b>strutture di rivestimento in ceramica<\/b> (ad es. Al\u2082O\u2083, SiC)<\/li><li>Uso di <b>sistemi di rivestimento<\/b> con propriet\u00e0 di inibizione della diffusione<\/li><\/ul><p>Un esempio pratico \u00e8 fornito dal lavoro di <strong>Ran et al. (2020)<\/strong>, in cui la <strong>grafite espansa<\/strong> \u00e8 stata combinata con sali eutettici e additivi ceramici. I compositi non solo hanno mostrato una migliore conducibilit\u00e0 termica rispetto ai sistemi di sali puri, ma hanno anche aumentato in modo significativo la <strong>stabilit\u00e0 del ciclo<\/strong>. Il ruolo della grafite in questo caso \u00e8 stato quello di assorbire il sale e di migliorare la distribuzione del calore nel volume. L&#8217;analisi termica mediante DSC ha dimostrato che l&#8217;entalpia immagazzinata \u00e8 rimasta sostanzialmente costante per decine di cicli.   <\/p><h4>Scenari di applicazione e integrazione dei materiali<\/h4><p>Oltre al suo ruolo di materiale di accumulo attivo, la grafite pu\u00f2 servire anche come <b>supporto strutturale <\/b>in materiali compositi pi\u00f9 complessi. In particolare, nei sistemi di accumulo ad alta temperatura basati su moduli, come quelli utilizzati negli impianti CSP o nei sistemi di calore di processo industriali, la grafite pu\u00f2 essere utilizzata per realizzare percorsi termicamente conduttivi all&#8217;interno di un sistema altrimenti isolante. <\/p><p>L&#8217;integrazione di strutture in grafite porosa consente anche l&#8217;<b>impregnazione con componenti PCM<\/b> o l&#8217;accoppiamento con supporti metallici. La grafite agisce come un mezzo di stampaggio che combina funzionalit\u00e0 termiche e meccaniche in un unico componente. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-1125964 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"1125964\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Isolatori ceramici: struttura, protezione e stabilit\u00e0 nei serbatoi ad alta temperatura<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-89f66d3 elementor-widget__width-initial elementor-widget elementor-widget-image\" data-id=\"89f66d3\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"image.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<figure class=\"wp-caption\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"534\" src=\"https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Mikrostrukturvergleich_Graphit_Keramik-1-1024x683.png\" class=\"attachment-large size-large wp-image-90483\" alt=\"\" srcset=\"https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Mikrostrukturvergleich_Graphit_Keramik-1-1024x683.png 1024w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Mikrostrukturvergleich_Graphit_Keramik-1-300x200.png 300w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Mikrostrukturvergleich_Graphit_Keramik-1-768x512.png 768w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Mikrostrukturvergleich_Graphit_Keramik-1.png 1536w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/>\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<figcaption class=\"widget-image-caption wp-caption-text\">Figura 2: Confronto della microstruttura della grafite espansa (a sinistra, stratificata-porosa) e dell'ossido di alluminio (a destra, compatta-granulare). Le differenze di porosit\u00e0 e struttura determinano il comportamento della conduttivit\u00e0 termica e la stabilit\u00e0 chimica. <\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-6a0e05a elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"6a0e05a\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p><b>I materiali ceramici <\/b>svolgono un ruolo di importanza strategica nel contesto dell&#8217;accumulo di energia termica ad alta temperatura, non solo come accumulatori di energia, ma anche come <b>componenti strutturali, termici e di stabilizzazione chimica<\/b>. Vengono utilizzati sotto forma di matrici, strati o inclusioni funzionali e contribuiscono in modo decisivo alla durata e alla sicurezza dei sistemi di accumulo di calore. <\/p><h4>Propriet\u00e0 termiche e limiti di applicazione<\/h4><p>Le tipiche ceramiche ad alte prestazioni come l&#8217;<b>ossido di alluminio (Al\u2082O\u2083)<\/b>, l&#8217;<b>ossido di zirconio (ZrO\u2082)<\/b> o il <b>carburo di silicio (SiC)<\/b> sono caratterizzate da una <b>resistenza a temperature estreme<\/b> (&gt;1500 \u00b0C), da una <b>bassa conducibilit\u00e0 termica<\/b> (tipicamente &lt;10 W\/m-K) e da un&#8217;espansione termica molto bassa. Queste propriet\u00e0 li predestinano come <b>isolanti termici<\/b> nelle unit\u00e0 di stoccaggio modulari, in particolare per separare le aree di conduzione del calore da quelle di stoccaggio del calore o per <b>schermare materiali sensibili<\/b>. <\/p><p>La bassa conducibilit\u00e0 termica contrasta il rilascio indesiderato di calore nell&#8217;ambiente, mentre l&#8217;elevata stabilit\u00e0 dimensionale garantisce l&#8217;integrit\u00e0 meccanica per molti cicli. Sottoposti a ripetuti stress termici, come quelli tipici delle operazioni di carica\/scarica dei serbatoi di stoccaggio ad alta temperatura, questi materiali <b>non<\/b> mostrano <b>cambiamenti strutturali rilevanti<\/b>. <\/p><h4>Stabilit\u00e0 chimica: passivazione e barriera alla diffusione<\/h4><p>Un altro vantaggio degli isolanti in ceramica \u00e8 la loro <b>inerzia chimica <\/b>nei confronti di sostanze ossidanti, corrosive o reattive. Questo aspetto \u00e8 particolarmente importante se utilizzato in combinazione con materiali come la grafite, che si ossida a contatto con l&#8217;ossigeno a temperature superiori a 600 \u00b0C. In queste condizioni, ceramiche come <b>SiC <\/b>o <b>Si\u2083N\u2084<\/b> formano<b>strati<\/b> <strong>passivanti <\/strong><b>di ossido di silicio (SiO\u2082)<\/b> sulla loro superficie. Questi agiscono come una <b>barriera di diffusione contro l&#8217;ossigeno<\/b>, che pu\u00f2 anche proteggere i materiali vicini dall&#8217;ossidazione.   <\/p><p>Nei sistemi compositi, queste ceramiche svolgono quindi una <b>duplice funzione<\/b>: da un lato, agiscono come struttura di supporto meccanico e, dall&#8217;altro, come <b>guscio chimicamente inerte<\/b> che protegge i nuclei di grafite o i componenti PCM dalle influenze ambientali, ad esempio. In questo modo si crea un microambiente controllato che prolunga in modo significativo la durata dell&#8217;intero sistema. <\/p><h4>Funzione strutturale nei materiali compositi<\/h4><p>La ceramica pu\u00f2 essere strutturata in modo mirato &#8211; ad esempio sotto forma di materiali portanti porosi, piastre, nidi d&#8217;ape o solidi sfusi &#8211; e consente quindi di progettare con precisione il <b>flusso di calore<\/b> nell&#8217;accumulatore. In combinazione con componenti termicamente conduttivi come la grafite, si creano <b>sistemi ibridi<\/b> in cui i vantaggi di entrambi i materiali sono combinati in modo funzionale: <b>resistenza meccanica<\/b> e <b>stabilit\u00e0 chimica<\/b> da parte della ceramica, <b>distribuzione del calore e accumulo di energia<\/b> da parte della grafite. <\/p><p>Un esempio di successo \u00e8 fornito dal lavoro di <strong>Ran et al. (2020)<\/strong>, in cui i componenti in ceramica sono stati incorporati in un sistema di sale-grafite. La matrice ceramica assicurava una distribuzione uniforme del materiale di stoccaggio, riduceva le sollecitazioni termomeccaniche e allo stesso tempo migliorava la resistenza all&#8217;ossidazione dell&#8217;intero corpo composito. La stabilit\u00e0 a lungo termine \u00e8 stata confermata dalle misurazioni DSC per molti cicli di temperatura.  <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-063d490 elementor-widget elementor-widget-shortcode\" data-id=\"063d490\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"shortcode.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-shortcode\">\n<table id=\"tablepress-225\" class=\"tablepress tablepress-id-225\" aria-describedby=\"tablepress-225-description\">\n<thead>\n<tr class=\"row-1\">\n\t<th class=\"column-1\"><strong><hr3>Material<\/hr3><\/strong><\/th><th class=\"column-2\"><strong><hr3>c\u209a (J\/g\u00b7K)<7hr3><\/strong><\/th><th class=\"column-3\"><strong><hr3>W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit (W\/m\u00b7K)<\/hr3><\/strong><\/th><th class=\"column-4\"><strong><hr3>Zyklenstabilit\u00e4t<\/hr3><\/strong><\/th><th class=\"column-5\"><strong><hr3>Chemische Stabilit\u00e4t<\/hr3><\/strong><\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody class=\"row-striping row-hover\">\n<tr class=\"row-2\">\n\t<td class=\"column-1\">Graphit<\/td><td class=\"column-2\">0,7\u20131,0<\/td><td class=\"column-3\">>100<\/td><td class=\"column-4\">Hoch<\/td><td class=\"column-5\">Niedrig (oxidativ)<\/td>\n<\/tr>\n<tr class=\"row-3\">\n\t<td class=\"column-1\">Aluminiumoxid (Al\u2082O\u2083)<\/td><td class=\"column-2\">0,8\u20131,1<\/td><td class=\"column-3\"><10<\/td><td class=\"column-4\">Hoch<\/td><td class=\"column-5\">Hoch<\/td>\n<\/tr>\n<tr class=\"row-4\">\n\t<td class=\"column-1\">Keramisch-Graphit-Verbund<\/td><td class=\"column-2\">variabel<\/td><td class=\"column-3\">mittel\u2013hoch<\/td><td class=\"column-4\">Hoch<\/td><td class=\"column-5\">anpassbar<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<span id=\"tablepress-225-description\" class=\"tablepress-table-description tablepress-table-description-id-225\"><em>Vergleich thermischer und struktureller Eigenschaften typischer Hochtemperaturmaterialien (Datenbereiche indikativ, basierend auf Literaturangaben aus Ran et al., 2021 und Yang et al., 2025)<\/em><\/span>\n<!-- #tablepress-225 from cache --><\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-28ef146 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"28ef146\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Calorimetria a scansione differenziale (DSC): la chiave per valutare la stabilit\u00e0 del ciclo<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-e2b8233 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"e2b8233\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>Lo sviluppo di materiali per l&#8217;accumulo di calore ad alta temperatura e stabili nel tempo dipende da metodi di analisi affidabili che quantifichino con precisione le propriet\u00e0 termiche. <strong>La calorimetria differenziale a scansione (DSC)<\/strong> si \u00e8 affermata come uno dei metodi di analisi chiave a questo proposito. Permette di determinare le <strong>transizioni di fase<\/strong>, le <strong>variazioni di entalpia<\/strong> e la <strong>capacit\u00e0 termica specifica (c<\/strong><strong>\u209a)<\/strong> dei materiali in funzione della temperatura e di cicli di carico ripetuti.  <\/p><p> <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-08e8a60 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"08e8a60\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h3 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Principio del DSC<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-64a2ed8 elementor-widget__width-initial elementor-widget elementor-widget-image\" data-id=\"64a2ed8\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"image.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<figure class=\"wp-caption\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"534\" src=\"https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Prinzip-der-Differential-Scanning-Calorimetry-DSC-1-1024x683.png\" class=\"attachment-large size-large wp-image-90520\" alt=\"\" srcset=\"https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Prinzip-der-Differential-Scanning-Calorimetry-DSC-1-1024x683.png 1024w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Prinzip-der-Differential-Scanning-Calorimetry-DSC-1-300x200.png 300w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Prinzip-der-Differential-Scanning-Calorimetry-DSC-1-768x512.png 768w, https:\/\/www.linseis.com\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Prinzip-der-Differential-Scanning-Calorimetry-DSC-1.png 1536w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/>\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<figcaption class=\"widget-image-caption wp-caption-text\">Figura 3: Principio della calorimetria a scansione differenziale (DSC) - curva del flusso di calore con transizioni endotermiche ed esotermiche.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-fcdc31c elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"fcdc31c\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>La DSC misura la differenza dei flussi di calore tra un campione e un riferimento mentre entrambi vengono riscaldati o raffreddati a una temperatura definita in modo controllato. Le variazioni del flusso di calore indicano transizioni fisiche o chimiche nel campione, ad esempio: <\/p><ul><li>Processi endotermici: ad esempio, fusione, cambiamento di fase.<\/li><li>Processi esotermici: ad esempio cristallizzazione, reazioni<\/li><li>Cambiamenti di c\u209a in funzione della temperatura<\/li><\/ul><p><br><b>Il modo in cui queste propriet\u00e0 termiche cambiano nel corso di molti cicli<\/b> \u00e8 particolarmente interessante per la valutazione degli accumulatori di calore ad alta temperatura. \u00c8 proprio qui che risiede il punto di forza del DSC: ripetendo i cicli di riscaldamento\/raffreddamento, \u00e8 possibile determinare se e quanto velocemente un materiale perde prestazioni, ad esempio a causa di cambiamenti strutturali, ossidazione o separazione di fase. <\/p><h4>Applicazione su materiali ad alta temperatura<\/h4><p>Per materiali come la <b>grafite, i compositi ceramica-grafite<\/b> o i compositi contenenti PCM, la DSC pu\u00f2 essere utilizzata per analizzare parametri chiave come la capacit\u00e0 termica e le temperature di transizione non solo allo stato fresco, ma anche <b>dopo molti cicli termici<\/b>. Ad esempio, \u00e8 possibile vedere se l&#8217;entalpia immagazzinata diminuisce nel tempo o se l&#8217;intervallo di temperatura in cui si verifica una transizione di fase si sposta. <\/p><p>Nel lavoro di <strong>Yang et al. (2025)<\/strong>, i compositi di grafite stabilizzata con ceramica sono stati esaminati in diversi cicli di riscaldamento\/raffreddamento. I risultati DSC hanno mostrato prestazioni termiche stabili per <b>diverse centinaia di cicli<\/b>, senza derive significative nella capacit\u00e0 termica o nel comportamento di fusione. Questi risultati non solo dimostrano l&#8217;idoneit\u00e0 del materiale, ma anche la validit\u00e0 del DSC come metodo di prova.  <\/p><p>Un approccio simile si trova in <strong>Ran et al. (2020)<\/strong>, che hanno analizzato una matrice eutettica sale-grafite-ceramica. Anche in questo caso, la DSC \u00e8 stata utilizzata per verificare la <b>reversibilit\u00e0 delle transizioni termiche<\/b> in seguito a ripetuti stress termici, con risultati positivi in termini di resistenza ai cicli. <\/p><h4>Significato e limiti<\/h4><p>I vantaggi del DSC nello screening dei materiali sono<\/p><ul><li><b>Alta sensibilit\u00e0<\/b> ai piccoli effetti termici<\/li><li><b>Protocolli di test a prova di ciclo<\/b> per la simulazione di carichi di stoccaggio reali<\/li><li><b>Determinazione quantitativa<\/b> della capacit\u00e0 termica e dell&#8217;entalpia<\/li><li><b>Ampia applicabilit\u00e0 della temperatura<\/b> (fino a &gt;1500 \u00b0C a seconda del dispositivo)<\/li><\/ul><p><br>Allo stesso tempo, ci sono delle limitazioni: Le imprecisioni di misurazione possono verificarsi a temperature estremamente elevate o con campioni molto grandi, oltre che con materiali altamente anisotropi con un&#8217;elevata conducibilit\u00e0 termica. In questi casi, \u00e8 consigliabile una combinazione con altri metodi, come la termogravimetria (TG) o le misurazioni dilatometriche. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-4e89fc9 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"4e89fc9\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Conclusioni e prospettive: Valutazione sistematica dell'accumulo di calore<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-0a4ef7b elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"0a4ef7b\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>L&#8217;accumulo mirato di calore ad alta temperatura \u00e8 un aspetto fondamentale per i processi industriali e i sistemi di energia rinnovabile. In applicazioni come l&#8217;<b>energia solare a concentrazione (CSP)<\/b> o l&#8217;<b>industria metallurgica<\/b>, soluzioni di accumulo altamente efficienti possono aiutare a <b>ridurre le perdite di energia, ad ammortizzare i picchi di carico e a fornire calore di processo in linea con la domanda<\/b>. <\/p><p>L&#8217;analisi dimostra che: N\u00e9 la grafite n\u00e9 i materiali ceramici soddisfano tutti i requisiti da soli. Tuttavia, la loro combinazione in <b>materiali compositi <\/b>permette di combinare in modo mirato conduttivit\u00e0 termica, capacit\u00e0 di accumulo e stabilit\u00e0 chimica. <b>La ceramica <\/b>offre resistenza strutturale e protezione chimica, mentre la <b>grafite <\/b>distribuisce e immagazzina efficacemente il calore come matrice o additivo. <\/p><p>La <b>stabilit\u00e0 del ciclo<\/b> \u00e8 fondamentale per la selezione dei materiali: un accumulatore di calore \u00e8 adatto all&#8217;uso pratico solo se offre <b>prestazioni costanti<\/b> per molti processi di carica e scarica. La <b>calorimetria differenziale a scansione (DSC)<\/b> offre un contributo decisivo in questo senso: rende visibili i cali di prestazioni fin dalle prime fasi, quantifica i valori caratteristici rilevanti come la capacit\u00e0 termica e l&#8217;entalpia e permette di confrontare direttamente i diversi sistemi di materiali in condizioni realistiche. <\/p><p>Il lavoro citato da <strong>Yang et al. (2025)<\/strong> e <strong>Ran et al. (2020)<\/strong> \u00e8 un esempio di come <b>sia possibile sviluppare materiali di stoccaggio altamente stabili<\/b> grazie a combinazioni di materiali mirate e analisi precise. Questi risultati vengono sempre pi\u00f9 spesso incorporati nello sviluppo di materiali per soluzioni di stoccaggio industriali. <\/p><h4>Prospettive<\/h4><p>Gli sviluppi futuri si concentreranno sui seguenti aspetti:<\/p><ul><li><b>Scalabilit\u00e0<\/b> e produzione di materiali compositi a costo ottimizzato<\/li><li><b>Metodi di prova standardizzati<\/b> per una valutazione comparabile della stabilit\u00e0 del ciclo<\/li><li><b>Test a lungo termine in condizioni operative reali<\/b><\/li><li><b>Combinazione di DSC con altri metodi analitici<\/b> (ad esempio TG, diffrattometria a raggi X)<\/li><\/ul><p><br>In vista dell&#8217;implementazione industriale, \u00e8 chiaro che la scienza dei materiali pu\u00f2 contribuire in modo significativo ad aumentare l&#8217;efficienza, la durata e l&#8217;affidabilit\u00e0 operativa dei sistemi di accumulo termico con analisi sistematiche come la DSC. Ci\u00f2 la rende parte integrante dei sistemi energetici sostenibili, dalla scala di laboratorio a quella industriale. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-45809a2 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"45809a2\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p><strong>Riferimenti<\/strong><\/p><ul><li>Yang, X. et al. (2025): <em>Compositi ceramica-grafite autoriscaldanti con capacit\u00e0 di accumulo di energia termica stabile<\/em>, ACS Energy Letters, 10(3), 1234-1242. DOI: <a href=\"https:\/\/pubs.acs.org\/doi\/10.1021\/acsenergylett.4c03270\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">10.1021\/acsenergylett.4c03270<\/a>  <\/li><\/ul><ul><li>Ran, X., Wang, H., Zhong, Y., Zhang, F., Lin, J., Zou, H., Dai, Z., &amp; An, B. (2021). Propriet\u00e0 termiche di sali eutettici\/ceramica\/grafite espansa, materiali compositi a cambiamento di fase per l&#8217;accumulo di energia termica ad alta temperatura. Solar Energy Materials and Solar Cells, 231, 111047. DOI: <a href=\"https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/abs\/pii\/S0927024821000908?via%3Dihub\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">1016\/j.solmat.2021.111047<\/a>   <\/li><\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Nel corso della decarbonizzazione industriale, l&#8217;uso efficiente dell&#8217;energia termica sta diventando sempre pi\u00f9 il fulcro della tecnologia energetica.  <\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":90472,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[538],"tags":[],"class_list":["post-99892","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-conoscenza"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/99892","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=99892"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/99892\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media\/90472"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=99892"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=99892"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=99892"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}