Celle a idrogeno a lunga durata
Per affrontare l’aspettativa di vita relativamente breve delle celle PEMFC è stato avviato il progetto SAPPHIRE (System automation of PEMFCs with prognostics and health management for improved reliability and economy), finanziato dall’UE. Un prolungamento della durata della vita utile può essere raggiunto in diversi modi: uno di questi è dato dalla prognostica e dalla gestione delle condizioni. I ricercatori hanno esaminato i modelli esistenti di celle PEMFC, i quali vengono impiegati per la valutazione dello stato di salute, oltre che per il controllo del funzionamento. Il modello che comprende la maggior parte delle esigenze di prognostica e gestione delle condizioni riguarda la combinazione di un modello statico e di uno dinamico. Questo approccio ibrido è stato testato per stimare l’andamento globale della tensione nel tempo e prevedere la vita utile residua. I partner del progetto hanno sviluppato anche diversi sistemi di controllo per contrastare efficacemente i fattori più comuni che possono causare la degradazione, come per esempio avvelenamento, carburante secco e quantità scarsa di carburante. L’avvelenamento da monossido di carbonio (CO) è solitamente compensato dall’aria di spurgo, che spesso è impostata su valori elevati per gestire gli eventuali casi peggiori. Un terzo partner del progetto ha attuato un feedback sistematico sfruttando la dinamica asimmetrica dell’avvelenamento, grazie al quale si riduce l’aria di spurgo di un ordine di grandezza mantenendo comunque la cella libera dal CO. A causa di una configurazione errata nelle apparecchiature di prova a lungo termine, è stata effettuata una scoperta inaspettata: i sistemi testati sono stati riavviati spesso durante le migliaia di ore di utilizzo, e la procedura di riavvio ha costantemente migliorato la loro efficienza. Per comprendere l’importanza della scoperta, il consorzio ha verificato il fenomeno attraverso ulteriori esperimenti e ha confermato che gran parte della degradazione a lungo termine può essere evitata. Questo effetto era già stato osservato in precedenza, ma si pensava fosse soltanto temporaneo, prima dell’esecuzione di test durati migliaia di ore. Il progetto SAPPHIRE ha generato due applicazioni brevettuali, una per il sistema di controllo e un’altra per il sistema prognostico guidato dai dati. Sebbene l’attenzione sia posta sull’attuale produzione delle celle PEMFC, sarà possibile applicare le stesse tecniche di diagnostica e prognostica per la prossima generazione di celle a combustibile. Garantendo una durata sufficiente per il settore dei trasporti e le applicazioni stazionarie, il lavoro del progetto SAPPHIRE promette di accelerare la diffusione sul mercato delle tecnologie relative alle celle a combustibile e di promuovere l’indipendenza energetica dell’Europa.
Parole chiave
Idrogeno, celle a combustibile, PEMFC, SAPPHIRE, automazione dei sistemi
