RI 07/2013 Produzione di membrane elettrolitiche per batterie ad alta temperatura (Rapporti tecnici, manuali, carte geologiche e tematiche e prodotti multimediali)

Type
Label
  • RI 07/2013 Produzione di membrane elettrolitiche per batterie ad alta temperatura (Rapporti tecnici, manuali, carte geologiche e tematiche e prodotti multimediali) (literal)
Anno
  • 2013-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
Alternative label
  • E. Mercadelli, C. Capiani, A. Sanson (2013)
    RI 07/2013 Produzione di membrane elettrolitiche per batterie ad alta temperatura
    (literal)
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  • E. Mercadelli, C. Capiani, A. Sanson (literal)
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  • 07/2013 (literal)
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  • 20 (literal)
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  • ISTEC-CNR (literal)
Titolo
  • RI 07/2013 Produzione di membrane elettrolitiche per batterie ad alta temperatura (literal)
Abstract
  • Le batterie ZEBRA (Zero Emission Battery Research Activities), grazie all'elevata densità di energia e potenza, costituiscono una delle migliori soluzioni alla moderna richiesta di accumulo energetico per l'uso stazionario e alla domanda di mobilità sostenibile con le auto elettriche ed ibride. Questi sistemi sono costituiti da celle nickel-sodio cloruro, operanti ad alta temperatura (circa 270°C-350 °C), racchiuse in un contenitore termico ed utilizzano un tubo ceramico di ?\"-allumina come elettrolita solido. Il processo ceramico necessario alla produzione del sistema elettrolitico risulta di fondamentale importanza per potere incrementare le prestazioni delle batterie ed adeguarle alle richieste relative all'uso in regime stazionario. Ogni minimo scostamento in termini composizionali o di processo modifica infatti fortemente le proprietà finali del manufatto. Scopo di questa attività è lo sviluppo di elettroliti solidi a base di sodio beta\"-allumina in configurazione planare. Questa configurazione rappresenta un notevole avanzamento rispetto allo stato dell'arte che fa riferimento ad una configurazione tubolare, mostrando caratteristiche promettenti per il passaggio dalla architettura monopolare convenzionale a quella bipolare. L'attività è stata focalizzata sulla fabbricazione di elettroliti tramite pressatura uniassiale e isostatica, per l'ottenimento di membrane ceramiche \"full density\" di dimensioni comprese tra 3 e 15 cm2 e spessori variabili tra 0.5 e 2 mm mediante sinterizzazione ad alta temperatura. A questo scopo è stato effettuato uno studio ad hoc del processo produttivo, dalla sintesi e composizione delle polveri alla loro formatura al finale consolidamento termico, necessario a produrre membrane di ?\"-allumina ad elevata purezza fasica (>= 90%) e con adeguate caratteristiche morfologico-strutturali. (literal)
  • ZEBRA batteries (Zero Emission Battery Research Activities), due to their high energy and power density, are one of the best solutions to the actual energy demand for stationary application and to the sustainable mobility with electric and hybrid cars. These systems are based on nickel-sodium chloride cells operating at high temperatures (about 270°C-350 °C), enclosed in a thermal container and uses a ceramic ?\"-alumina tube as solid electrolyte. The ceramic process needed to produce the electrolytic compartment has a key role to enhance and adapt the batteries performances to the specific requirements for stationary regime applications. Each minimal composition or process deviation strongly influences the final properties of the device. Aim of this work was the development of planar beta\"-alumina-based solid electrolytes. The planar configuration represents a significant progress respect to the state-of-the-art tubular one showing promising characteristics for the transition from the conventional monopolar architecture to the bipolar one. The activity was focused on the fabrication of fully dense ceramic membranes, with dimensions ranging between 3 and 15 cm2 and thicknesses between 0.5 e 2 mm through uniaxial and isostatic pressing following by sintering at high temperature. For this purpose, the whole productive process, from the synthesis and the composition of the starting powders to their shaping and thermal treatments, was carefully optimized in order to obtain ?\"-alumina membranes with high phase purity (>= 90%) and suitable morphological and structural characteristics. (literal)
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