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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
CELLE A COMBUSTIBILE AD OSSIDO SOLIDO; ELETTROLITI A BASE DI OSSIDO DI CERIO; ZIRCONIO OSSIDO; CONDUCIBILITA' MISTA IONICA-ELETTRONICA; ELETTRO-OSSIDAZIONE DI IDROCARBURI; MATERIALI NANOSTRUTTURATI; PEROVSKITE; IDROGENO; MODELLI DI SIMULAZIONE

MATERIALI PER CELLE A COMBUSTIBILE AD OSSIDO SOLIDO A TEMPERATURA INTERMEDIA (IT-SOFC)

Università degli Studi "Mediterranea" di Reggio Calabria
Abstract
Il programma di ricerca proposto è rivolto allo sviluppo di materiali e componenti per celle a combustibile ad ossido solido operanti nell'intervallo di temperatura 600-800°C ed alimentate a propano e GPL. Per conseguire gli obiettivi generali del progetto, le attività saranno così articolate:

1. Sintesi e caratterizzazione di catalizzatori anodici bimetallici supportati, attivi in reazioni di ossidazione diretta ed internal reforming di propano/GPL. Test di attività catalitica "out of cell" dei materiali.

2. Preparazione e caratterizzazione di elettroliti a base di ossido di cerio-gadolinio (GDC) e ossido di zirconio-ittrio (YSZ).

3. Sintesi e caratterizzazione di catalizzatori catodici a base di perovskiti (manganito di lantanio, LSM e ferrite-cobaltite di lantanio drogata con Sr, LSFC).

4. Assemblaggio di celle singole ("button cell", 1 cm2) ad elettrolita supportante ed a film sottile.

5. Caratterizzazione elettrochimica delle celle singole in condizioni di alimentazione differenti (internal reforming ed ossidazione diretta di propano/GPL, idrogeno quale base di confronto) nell'intervallo di temperatura 600-800°C. Confronto delle prestazioni tra i differenti materiali e componenti (catalizzatori anodici e catodici, elettroliti GDC vs. YSZ).

6. Studio dei meccanismi cinetici delle reazioni di ossidazione parziale e reforming di propano/GPL in funzione della tipologia di >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Pier Luigi ANTONUCCI Università degli Studi "Mediterranea" di REGGIO CALABRIA
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo generale del programma consiste nella realizzazione di monocelle ad ossido solido operanti a temperatura intermedia ed alimentate a propano/GPL, con componenti sviluppati nell'ambito del progetto, aventi prestazioni non inferiori, in termini di densità di potenza specifica, a 100 mW/cm2.
Tale obiettivo sarà perseguito attraverso lo svolgimento di attività di preparazione, caratterizzazione ed ottimizzazione dei diversi componenti presso ciascuna delle unità operative che aderiscono al programma di ricerca. Tali componenti saranno periodicamente sottoposti a test elettrochimici per la loro valutazione in configurazione di monocella. I risultati ottenuti forniranno gli elementi conoscitivi necessari alla progressiva ottimizzazione dei parametri di sintesi dei materiali, secondo uno schema operativo già ampiamente collaudato nel corso di precedenti collaborazioni.
Il conseguimento dell'obiettivo generale sopra riportato passa attraverso una serie di "milestones" costituiti dalla realizzazione di catalizzatori, elettrodi ed elettroliti basati su materiali e procedure di preparazione differenti; tali componenti saranno assemblati in configurazione di "button cell", per lo svolgimento dei test elettrochimici con alimentazione di propano/GPL.
Tali obiettivi intermedi sono:
- l'identificazione di formulazioni differenti di catalizzatori anodici bimetallici supportati su GDC (Gd-Doped Ceria) e YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia) attivi nelle >>>

Risultati parziali attesi
L'organizzazione generale del progetto, fondata anzitutto su una forte interazione tra le Unità Operative partecipanti, prevede un periodico interscambio di informazioni e di materiali oggetto delle attività progressivamente svolte. I dati di caratterizzazione dei materiali sviluppati ed i risultati dei test di misura delle prestazioni, opportunamente divulgati ed oggetto di incontri periodici tra i partner, dovranno servire ad indirizzare al meglio il lavoro di ottimizzazione, necessario per il raggiungimento degli obiettivi prefissati.
I risultati attesi sono:
- Protocolli di preparazione di materiali e componenti (catalizzatori, elettrodi, elettroliti, monocelle) ottimizzati in funzione delle condizioni sperimentali adottate in cella IT-SOFC alimentata a propano/GPL.
- Specifiche tecniche dei test in monocella in condizioni sperimentali differenti
- Prototipi dei componenti sviluppati e campioni dei materiali, caratterizzati in termini di proprietà chimico-fisiche ed elettrochimiche.
- Individuazione, sulla base dello studio dei fenomeni di trasporto, di test specifici per determinare i parametri significativi per la caratterizzazione cinetica dei materiali componenti le celle. Modelli di simulazione ottimizzati in funzione delle condizioni operative.
- Rapporti tecnici concernenti le singole attività sperimentali, ivi inclusi i test relativi alle prestazioni dei materiali e componenti sviluppati nell'ambito del progetto, e >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Le celle a combustibile ad ossido solido (SOFC), operanti a temperature comprese tra 800 e 1000°C sono, tra i sistemi avanzati di produzione di energia, i più promettenti per i meccanismi di conversione che applicano e per il modello energetico sotteso alla loro diffusione. Esse infatti consentono:
• flessibilità di utilizzazione di combustibili differenti (gas naturale, GPL, metanolo, etanolo, biogas, ed in prospettiva, idrogeno da fonti rinnovabili);
• elevati rendimenti di conversione in un ampio campo di applicazioni e di regimi di funzionamento;
• ulteriori aumenti di rendimento, derivanti dalla possibilità di inserimento in cicli combinati;
• la possibilità di essere posizionate in prossimità di baricentri di consumo, per le limitatissime emissioni di specie chimiche inquinanti e l'assenza di emissioni acustiche.
I punti critici di tale tecnologia sono essenzialmente legati al degrado dei materiali ed al loro assemblaggio, che hanno finora impedito la realizzazione di sistemi di potenza superiore a qualche kW. Da pochi anni, pertanto, la ricerca internazionale è fortemente indirizzata allo sviluppo di materiali e componenti in grado di fornire prestazioni soddisfacenti a temperature di lavoro inferiori (600-800°C). I principali riflessi della diminuzione della temperatura di funzionamento di tali sistemi possono essere riassunti nella più ampia scelta dei materiali per la realizzazione delle celle (elettrodi e interconnessioni >>>