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Studio di una cella elettrolitica tipo SOEC: proprietà dei materiali in relazione alle prestazioni elettriche

Informazioni tesi

  Autore: Giovanni Rocca
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2012-13
  Università: Università degli Studi della Calabria
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria energetica e nucleare
  Relatore: Petronilla Fragiacomo
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 137

Nel lavoro di tesi è stato compiuto uno studio sugli elettrolizzatori ad alta temperatura, chiamati Solid Oxide Electrolyzer Cell, SOEC, che utilizzano la tecnologia dell'elettrolisi, per la produzione di idrogeno.
È stato presentato il funzionamento della SOEC, dal punto di vista termodinamico ed elettrochimico, ponendo l'attenzione sulle prestazioni di essa, in termini di efficienze e irreversibilità.Sono stati investigati diversi materiali utilizzati per i componenti della SOEC: elettrolita, anodo e catodo, sottolineando in particolare i problemi di degrado di essi e le conseguenti prestazioni. Nella parte conclusiva si è fatto riferimento all'utilizzo della tecnologia in prospettiva, fondato essenzialmente sul funzionamento reversibile della cella ad ossidi solidi, SOC, operante nelle modalità cella a combustibile e nella modalità elettrolitica. Inoltre, sono diversi gli studi che, mediante modelli numerici, trattano la SOEC come elemento fondamentale di un sistema ibrido, costituito da una fonte rinnovabile, nel caso in esame un sistema a concentrazione fotovoltaico CPV, che fornisce potenze elettrica e termica da fornire alla SOEC per favorire la produzione di idrogeno puro.

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1 Una sfida importante, come sostengono alcuni, la grande sfida del nostro pianeta oggi, riguarda il problema del cambiamento climatico antropogenico, il suo legame indissolubile al presente della nostra società globale e le future esigenze energetiche. L’idrogeno e le celle a combustibile sono ora ampiamente considerati come una delle soluzioni energetiche fondamentali per il 21° secolo. Queste tecnologie, secondo il pensiero di alcuni ricercatori del campo, contribuiranno in modo significativo alla riduzione dell'impatto ambientale, ad una maggiore sicurezza energetica e alla creazione di nuove industrie energetiche. Il NEW- IG (New Energy World Industry Grouping), la principale associazione industriale europea che rappresenta una parte importante del settore delle celle a idrogeno e carburanti in Europa, ha accolto con favore la proposta della Commissione europea di rinnovare e rafforzare gli studi sulle celle a combustibile con l’utilizzo di idrogeno (FCH). L’obiettivo è quello di replicare il successo di “Horizon 2020” conseguito nella prima generazione del programma 2008-2013; gli stati Membri dell’UE e l’industria europea investiranno più di 22 miliardi di euro negli anni 2014-2020, per favorire la crescita di posti di lavoro di elevata qualità, con la finalità di intensificare il settore relativo alle celle a combustibile e alle tecnologie basate sull’utilizzo dell’idrogeno con un investimento di 1,4 miliardi di euro fino al 2020. Máire Geoghegan-Quinn, commissario europeo per la Ricerca, l’innovazione e la scienza sostiene: "Grazie alle Celle a combustibile attuali e al partenariato sull’ idrogeno, si può utilizzare un autobus ad idrogeno, a zero emissioni, in cinque città europee. Ma sono ancora necessarie molte ricerche per rendere questa applicazione della tecnologia FCH (Fuel Cell Hydrogen) diffusa e dunque per la produzione di energia pulita e lo stoccaggio commercialmente attraente. L’Unione europea e l’industria continueranno a lavorare insieme sotto questa nuova iniziativa per contribuire a ridurre l’impronta di carbonio dei nostri settori dell'energia e dei trasporti" [1]. Nel lavoro di tesi è stato compiuto uno studio sugli elettrolizzatori ad alta temperatura, chiamati Solid Oxide Electrolyzer Cell, SOEC, che utilizzano la tecnologia dell’elettrolisi, per la produzione di idrogeno. E’ stato presentato il funzionamento della SOEC, dal punto di vista termodinamico ed elettrochimico, ponendo l’attenzione sulle prestazioni di essa, in termini di efficienze e irreversibilità.

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idrogeno
elettrolisi
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