Possibilità di diagnosi dei difetti nelle celle a combustibile
Le celle a combustibile sono dei dispositivi elettrochimici di conversione, che trasformano l’energia immagazzinata nei legami chimici in energia elettrica, ma senza una combustione. Le SOFC possono funzionare con un’ampia varietà di combustibili, e le loro elevate temperature di funzionamento producono scarichi caldi che possono essere usati in operazioni a ciclo combinato come ad esempio i sistemi CHP. Una delle sfide principali per l’applicazione commerciale in micro sistemi CHP è la carenza di metodologie diagnostiche per le SOFC per ridurre i guasti, prolungare le vite di servizio e diminuire i costi di esercizio. Un grande consorzio europeo ha lanciato il progetto GENIUS (Generic diagnosis instrument for SOFC systems) per studiare la fattibilità di un approccio generalizzato per colmare questa lacuna. Con il supporto dell’UE, gli scienziati hanno cercato di creare uno strumento generico per diagnosticare lo stato di salute di una SOFC usando semplicemente delle misurazioni ottenute e la loro deviazione dai parametri di controllo. Attualmente, la complessità del sistema SOFC rende difficile testare i parametri associati con i componenti interni dello stack. Inoltre, i modelli risultanti sono troppo complicati per un uso in tempo reale. I partner nella ricerca hanno messo a confronto due differenti approcci diagnostici. Entrambi erano progettati per essere compatibili sia con la modalità online che con quella offline. Nel primo caso, lo scopo principale è quello della sicurezza dell’impianto e della conformità alle norme. Le diagnostiche offline sono importanti nella programmazione della manutenzione e delle riparazioni. I dati della spettroscopia di impedenza elettrochimica provenienti da un reale sistema SOFC in commercio hanno fornito importanti suggerimenti per lo sviluppo dei due approcci di modellazione. Il primo approccio si basava sull’analisi dei residui tra i valori misurati in modo sperimentale e quelli previsti. Se il valore residuo superava un limite stabilito in precedenza, veniva rilevato un guasto. Il secondo approccio si affidava al riconoscimento di pattern. Degli indicatori della salute venivano estratti da segnali misurati e classificati in base al loro comportamento matematico o pattern di cambiamenti. La ricerca ha evidenziato il fatto che ogni partner industriale aveva la propria serie di richieste per uno strumento del genere, e ciò rendeva molto difficile la creazione di un’applicazione generica. Inoltre, il suo utilizzo mirato per diagnosi fondamentali per la sicurezza richiede una significativa ricerca ulteriore per determinare i valori limite, un motivo per cui gli attuali sistemi diagnostici sono alquanto cauti. I partner sono giunti alla conclusione che un simile strumento è molto prezioso, ma dovrebbe essere sviluppato su base individuale e non su base generica.
Parole chiave
Difetto cella a combustibile, SOFC, individuazione difetto, sistemi CHP, diagnostica
