Prolungare la durata delle celle a combustibile
Alla luce delle crescenti pressioni esercitate dal clima, il contenimento dell'impronta globale del carbonio rappresenta una fase inevitabile che si traduce nell'obiettivo a lungo termine di sostituire i combustibili fossili con combustibili rinnovabili o derivati dai rifiuti. La cattura e il sequestro di emissioni antropogeniche di biossido di carbonio (CO2), ovvero il cosiddetto processo di cattura e sequestro del carbonio (CCS), rappresenta un fase intermedia prima della completa transizione. A tale scopo, gli scienziati finanziati dall'UE e impegnati sul fronte del progetto MCFC-CONTEX stanno ottimizzando lo sfruttamento delle celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC). Le MCFC sono in grado di estrarre CO2 dai gas di scarico delle centrali elettriche sul lato del catodo e di convertire i combustibili degli idrocarburi sostenibili, come ad esempio il biogas, in elettricità sul lato dell'anodo. Di conseguenza, queste sostanze possono essere utilizzate, all'interno di impianti di trattamento delle acque reflue, come generatori di calore e potenza combinati per le celle a combustibile a carbonati fusi, alimentati con il biogas proveniente dal processo di trattamento. I contaminanti presenti nei combustibili non tradizionali di origine biologica (derivati dai rifiuti) causano il degrado delle prestazioni delle MCFC. Per abbattere tali barriere, i ricercatori stanno analizzando i meccanismi di avvelenamento al fine di determinare i limiti di tolleranza delle celle a combustibile a carbonati fusi per le prestazioni e l'affidabilità a lungo termine. Nel contempo, gli scienziati stanno provvedendo all'ottimizzazione della pulizia del biogas proveniente dal trattamento delle acque reflue e del gas naturale, allo scopo di garantire l'allineamento dei livelli di purificazione ai valori di tolleranza delle MCFC. Nella fase iniziale dei lavori, è stata condotta la determinazione della rilevanza e delle priorità relative ai contaminanti selezionati. Quanto ai combustibili, è stato scoperto che per quel che concerne la conversione del biogas in calore e potenza, la contaminazione dell'anodo avviene principalmente a causa del solfuro di idrogeno (H2S), degli idrocarburi alogenati e dei silossani. Quanto invece agli ossidanti, in caso di restauro delle centrali elettriche a combustione e di separazione del biossido di carbonio, è stata analizzata la contaminazione del catodo causata dall'anidride solforosa (SO2) e dall'ossido di azoto. I ricercatori hanno inoltre scoperto un effetto inatteso della SO2 sul catodo che conduce alla contaminazione dell'anodo mediante l'elettrolita e che dipende in misura essenziale dall'utilizzo dei carburanti. Gli esperti hanno realizzato un modello e avviato prove di convalida preliminari in condizioni di non contaminazione. I lavori eseguiti finora si sono concretizzati in una progettazione preliminare di un sistema di pulizia dei gas ottimizzato e su scala industriale che condurrà a sua volta alla concezione di un progetto pilota su un'unità di pulizia dei gas. Secondo i ricercatori, il progetto MCFC-CONTEX avrà un impatto importante sullo sfruttamento del biogas e sul processo di cattura e stoccaggio del carbonio. I progressi raggiunti in quest'area si concretizzeranno in soluzioni non solo intermedie ma anche a lungo termine alle crescenti sfide energetiche correlate al cambiamento climatico globale.
