Strumento di diagnosi a bordo per le celle a combustibile
Le prestazioni generali durante la vita di un sistema con membrana a scambio protonico (PEM) giocano un ruolo significativo nel costo totale del sistema FC. Per la commercializzazione dei sistemi FC PEM, è fondamentale limitare o prevenire la degradazione e i guasti altamente dannosi attraverso strumenti di diagnosi che possono essere utilizzati a bordo quando vengono diagnosticati malfunzionameni dei sistemi. Il progetto D-CODE (DC/DC converter-based diagnostics for PEM systems), finanziato dall’UE, ha sviluppato una procedura diagnostica innovativa per rilevare i guasti FC e supportare le analisi relative a livello di degradazione delle celle a combustibile. Il progetto ha portato una tecnica promettente, ossia la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS), dal laboratorio al mondo reale. La EIS rappresenta un modo per caratterizzare la dinamica di un processo elettrochimico. I ricercatori hanno integrato il software e l’hardware EIS per sistemi PEM FC sia a bassa che ad alta temperatura. Rispetto alle tecniche convenzionali, lo spettro di impedenza fornisce molte informazioni con una sola misurazione. Sono state considerate due applicazioni stazionarie, vale a dire la produzione di energia di riserva e la produzione di calore ed energia combinati. Grazie al nuovo hardware del convertitore DC/DC e a nuovi algoritmi di diagnosi, molti guasti e potenziali malfunzionamenti possono essere rilevati online mentre il sistema è in funzione. Questi riguardano processi elettrochimici, guasti relativi a componenti (ventilatore, elettronica di potenza e attuatori) o parametri esterni (controllo erroneo e carichi critici). Quando il sistema FC è spento, un dispositivo aggiuntivo con funzione diagnostica dedicata controlla lo stato della cella a combustibile. Il concetto di D-CODE può essere facilmente applicato ad altre tecnologie FC, come le FC a ossido solido, grazie all’hardware e ai metodi teorici e sperimentali adottati. Eccetto al miglioramento relativo alla rilevazione di guasti e malfunzionamenti nei sistemi FC PEM, la diagnostica di bordo EIS darà probabilmente origine a migliore manutenzione, riduzione dei costi, e aumento del tempo di funzionamento e dell’affidabilità. L’aumento della competitività di tali tecnologie probabilmente favorirà la diffusione sul mercato con importanti benefici per le industrie connesse, gli utenti e l’ambiente.
Parole chiave
Celle a combustibile, diagnostica online, membrana a scambio protonico, degradazione celle a combustibile, spettroscopia di impedenza elettrochimica
