Ottimizzazione dei recuperi termici in un impianto con cella a combustibile a carbonati fusi tramite la tecnica della pinch analysis

Le celle a combustibile sono sistemi elettrochimici in grado di convertire l’energia chimica dell’idrogeno (o di altri combustibili) direttamente in energia elettrica, senza la reazione di combustione. Questo permette loro di non sottostare al vincolo, presente in tutte le macchine termiche, del rendimento di Carnot e di raggiungere efficienze potenzialmente molto elevate (fino al 60%). Tuttavia esistono ancora diversi problemi da risolvere per permettere la diffusione su larga scala di questi dispositivi, specialmente per quanto riguarda i costi e la vita utile di alcuni loro componenti. Nell’impianto in questione è presente una cella a combustibile a carbonati fusi (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC); questa rientra nella categoria delle celle ad alta temperatura le quali presentano i seguenti vantaggi:
- non sono necessari catalizzatori costosi e facilmente avvelenabili (es: catalizzatori a base di platino);
- l’elevata temperatura di esercizio (circa 650°C) permette di utilizzare il calore di scarto per rigenerazione ed eventuale cogenerazione, migliorando così l’efficienza globale del sistema.
Dal punto di vista dell’utilizzo di energia primaria, la produzione di energia elettrica mediante l’esclusivo utilizzo di fuel cells non porta necessariamente a grandi vantaggi, in quanto il combustibile principale, l’idrogeno, non è presente in natura e deve essere prodotto utilizzando fonti primarie (petrolio, metano) mediante reforming oppure estratto dall’acqua tramite l’elettrolisi, la quale comporta a sua volta un consumo di energia elettrica.