Migliorare l’efficienza delle celle a combustibile
Le celle a combustibile a ossido solido (SOFC) possono offrire un’elevata efficienza elettrica, tra il 55 e il 60 %, e un’efficienza totale fino al 90 % per le unità CHP combinata con basse emissioni. Le SOFC presentano il beneficio di offrire applicazioni commerciali che vanno da unità stazionarie di poche decine di kW a vari MW e un’elevata flessibilità per quanto riguarda il carburante, dall’idrogeno a una grande varietà di idrocarburi, sia biocarburanti che combustibili fossili. Una lunga vita dei sistemi SOFC in funzionamento continuo rappresenta una sfida per la durata di tutti i componenti. Sono necessarie almeno 40 000 ore nel caso di sistemi su piccola scala e persino di più per quelli su larga scala. Contemporaneamente, per ottenere una penetrazione sui mercati commerciali, si deve ridurre il costo del capitale di investimento fino a 2 000 EUR/kW per l’utilizzo industriale. Il progetto ASSENT (“Anode sub-system development & optimisation for SOFC systems”), finanziato dall’UE, si è concentrato sullo sviluppo della gestione di combustibile e acqua per sistemi SOFC. La gestione del combustibile, e in particolare il ricircolo, rappresenta una questione chiave per ottenere un’elevata efficienza elettrica e per poter rinunciare a una fornitura esterna di acqua. Il ricircolo aumenta il tasso di utilizzo del combustibile e può fornire l’acqua necessaria nel reforming dei combustibili. Gli scienziati di ASSENT hanno valutato differenti approcci al processo per la gestione del combustibile e dell’acqua, ad esempio approccio basato su ventilatore, approccio basato su eiettore, e circolazione di acqua mediante condensazione dal gas di scarico/effluente dall’anodo ed evaporazione di ritorno nel circuito del combustibile. In questo progetto sono stati sviluppati e convalidati con successo quattro differenti sottosistemi ottimizzati: due su larga scala e due su scala ridotta. La soluzione proposta in questi sottosistemi potrebbe essere applicata in un sistema pre-commerciale una volta concluso il progetto. Il progetto ASSENT ha aumentato la comprensione del sistema, sviluppato strumenti diagnostici per il controllo di interi sistemi FC ed esaminato soluzioni per sottosistemi attuabili dal punto di vista commerciale. Questo aiuterà a sviluppare sottosistemi che sono idonei per la produzione di massa, e che possono essere implementati in un sistema reale per raggiungere obbiettivi relativi a prestazioni, durata e costi per applicazioni stazionarie nei prossimi progetti dimostrativi pre-commerciali.
Parole chiave
Cella a combustibile elettrochimica, gestione idrica, efficienza, sottosistema ad anodo, ricircolo, ventola, eiettore, modalità guasto
