Obiettivo 1: Produzione di idrogeno verde e pulito
REFERENTE/I
Davide Pumiglia – ENEA
davide.pumiglia@enea.it
Attività
Questa linea di attività si concentra sull’analisi sperimentale di celle elettrochimiche e stack di celle ad ossidi solidi (SOC) operanti in modalità reversibile (rSOC), capaci di alternare la modalità elettrolisi (SOEC) alla modalità cella a combustibile (SOFC). La modalità reversibile rappresenta una promettente soluzione per l’accumulo di energia rinnovabile. Le attività si svolgono su celle commerciali, e su short stack.
L’attività consta di una prima campagna sperimentale in cui si alternano periodi di operazione in regime di carico costante in modalità SOEC e in modalità SOFC in condizioni di esercizio standard per ciascuna modalità operativa. In questo modo, è possibile identificare l’influenza sulle performance elettrochimiche (e fenomeni di degrado) in relazione ai principali parametri operativi relativi alla modalità rSOC (durata della modalità SOEC/SOFC, frequenza di scambio tra modalità SOEC/SOFC, rapporto di potenza SOEC/SOFC, etc.), che saranno variati in via parametrica.
La seconda campagna sperimentale fa leva sui dati ottenuti in condizioni stazionarie, andando a valutare la risposta dinamica di uno stack rSOC, con condizioni di input/output elettriche variabili nel tempo. Si concentra l’analisi sugli scenari di accoppiamento con sistemi di conversione da fonti di energia rinnovabile variabili e non programmabili (e.g. solare fotovoltaico, eolico).
Figura 1
Sistema di ossidi solidi reversibile
Risultati
- I risultati ottenuti sulla campagna sulla cella singola hanno fornito importanti informazioni che connettono il degrado del sistema alle condizioni operative. Nella figura si riporta a titolo di esempio il confronto tra due celle che hanno lavorato con gli stessi identici parametri operativi (corrente, temperatura, alimentazione gas) ma che hanno visto dei tempi di permanenza in SOFC/SOEC diversi. Nello specifico la cella 1 ha operato per 17 h in SOFC e 5 h in SOEC per 10 cicli, la cella 2 ha invece operato per 5 h in SOFC e 17 h in SOEC. Si vede come la cella con il tempo in SOEC maggiore abbia riscontrato un degrado molto più significativo.
- I risultati ottenuti contribuiscono a colmare il vuoto presente in letteratura riguardante studi sistematici sui meccanismi di degrado di celle operanti in regime reversibile.
Figura 2
Grafici
Figura 3
Dettagli sperimentali e strumentazione utilizzata
Team di ricerca
Davide Pumiglia – ENEA
Gabriele Loreti – ENEA
Navaid Ali – ENEA e Sapienza Università di Roma
Yuri De Pra – ENEA
Livia della Seta – ENEA
Paolo Piccardo – Università di Genova
In collaborazione con:
Università La Sapienza e Università degli Studi di Genova
Documenti
