Descrizione del modulo "Ingegneria dello stack PEFC (ET.P03.003.003)"

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  • Descrizione del modulo "Ingegneria dello stack PEFC (ET.P03.003.003)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • I dispositivi basati su celle a combustibile a elettrolita polimerico consentono di risponedere alle esigenze di una società nuova, basata sulla produzione d'energia distribuita. Questi dipositivi infatti, in accoppiata con elettrolizzatori, sono in grado di realizzare lo stoccaggio di energia sotto forma di idrogeno e il successvio reimpiego del combustibile, nei momenti di bassa produttività della fonte rinnovabile. In sostanza, le tipiche discontinuità di produzione d'energia da sole e vento possono essere fortemente mitigate. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le tematiche di ricerca sono dirette al perfezionamento del know-how acquisito. In particolare, gli studi condotti consentono di predeterminare le potenza di targa dell'unità e le sue principali caratteristiche fluidodinamiche. In particolare, le portate dei fluidi e la caduta di pressione sono fondamentali per il successivo disegno di sistema. Le principali temantiche affrontate sono: • Sviluppo di piatti bipolari di processo e di raffreddamento ad alto fattore d'utlizzo (rapporto area di processo/area manifold e guarnizioni) • Studio dei percorsi gas (anodici e catodici) volti alla massimizzazione dell'utilizzo dell'area attiva su aree di interesse commerciale • Studio della distribuzione delle temperature su stack di celle a combustibile • Studio degli stati di sforzo/deformazione degli elementi dello stack deputati all • Studio del layout di piatto e delle guarnizioni volto alla minimizzazione del cross-over interno e delle perdite verso l'esterno • Alleggerimento dei componenti tramite studi di stati di sforzo (FEM/sperimentale); • Perfezionamento e implementazione di protocolli di test; (literal)
Competenze
  • Conoscenze teoriche di meccanica, termodinamica ed elettrochimica. Utilizzo dei princiapli software di simulazione meccanica e fluidodinamica; Progettazione esecutiva delle unità con la redazione di tavole di dettaglio per la successiva realizzazione; Programmazione e gestione dei test; Esperienza di progettazione e test, apporfondita conoscenza del 'comportamento' delle unità in funzionamento; Conoscenza e pratica delle tecniche di assemblaggio delle unità; Conoscenza approfondita delle apparecchiature di acquisizione e prova e di manifattura (frese a controllo numerico e macchine da taglio laser) (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Sistemi di produzione di energia elettrica e termica ad alta efficienza e basso impatto ambientale. (literal)
Tecnologie
  • I componenti dello stack sono dimensionati con l'impiego di tecniche di modellazione numerica e di software appositamente messi a punto per il disegno del flow-field. La fresa CNC e la macchina a taglio laser sono impiegate per la produzione di piatti bipolari, di guarnizioni, e altri piccoli componeti utili all'attività. (literal)
Obiettivi
  • Sviluppo di stack di celle a combustibile polimeriche di piccola potenza (1-5 kWe) per applicazioni stazionarie e/o mobili, con prestazioni paragonabili sia in termini di potenza elettrica che di stabilità nel tempo, paragonabile con gli stack attualmente in commercio a livello internazionale. Inoltre tali stack dovranno essere di costo competitivo con il mercato, compatti, leggeri, facilmente industrializzabili. (literal)
Stato dell'arte
  • Gli utlimi studi condotti sugli stack, permettono di affermare che si è in grado di progettare, costruire e testare unità di potenza da 1 a 10 kw in grado di funzionanre stabilmente sia in idrogeno/aria, sia in idrogeno/ossigieno, sia in reformato/aria. Restano da risolvere problemi legati al rapporto peso/potenza e volume/potenza e all'affidabilità, quest'ultimo aspetto è noto in letteratura ed è uno dei principali ostacoli alla diffusione della tecnologia delle celle a combustibile. (literal)
Tecniche di indagine
  • Gli stack sono sottoposti a test non funzionali preliminari per la misura del cross-over e delle perdite verso l'esterno attraverso l'utilizzo di sensori di pressione. La resistenza di contatto è rilevata con l'impiego di un milliohmetro a 4 puntali con ponte di impedenze. L'impiego di fogli pressosensibili (tipo Pressurex) consente la valutazione qualitativa della distriìbuzione delle forze di serraggio. I test di funzionamento sono condotti su stazione di prova dotata di acquisitore digitale esterno. Le prestazioni dello stack sono rilevate sia con test di stabilità breve a carico costante (time test) sia con test a carico variabile per la registrazione della caratteristica tensione corrente e potenza corrente, si svolgono anche test a carico variabile di tipo ciclico (profili di carico). Indagini basate sula variazione dell'OCV consentono inoltre di derminare eventuali difetti negli assemblati membrana elettrodo. (literal)
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