Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Casa » Cella a combustibile a ossido solido (SOFC)

Cella a combustibile a ossido solido (SOFC)

1940
  • Emil Baur
  • H. Preis
Sistema di celle a combustibile a ossido solido per applicazioni nella tecnologia energetica industriale.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Un ossido solido Cella a combustibile Le celle a combustibile a ossido solido (SOFC) utilizzano come elettrolita un materiale ceramico solido e non poroso, tipicamente zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ). Le SOFC operano a temperature molto elevate, comprese tra 500 e 1.000 °C. Questa elevata temperatura consente una maggiore flessibilità nell'utilizzo del combustibile, permettendo l'impiego diretto di idrocarburi come il gas naturale ed eliminando la necessità di costosi catalizzatori a base di metalli del gruppo del platino.

In an SOFC, the charge carrier through the electrolyte is the oxide ion ([latex]O^{2-}[/latex]). At the cathode, oxygen molecules from the air are reduced by incoming electrons from the external circuit to form oxide ions: [latex]O_2 + 4e^- \rightarrow 2O^{2-}[/latex]. These oxide ions are then transported through the dense ceramic electrolyte to the anode. At the anode, the oxide ions oxidize the fuel. For hydrogen fuel, the reaction is [latex]H_2 + O^{2-} \rightarrow H_2O + 2e^-[/latex]. The released electrons travel through the external circuit to the cathode, completing the circuit and generating electricity.

L'elevata temperatura di esercizio rappresenta sia un vantaggio che una sfida. Facilita una rapida cinetica di reazione senza catalizzatori a base di metalli preziosi e consente il reforming interno dei combustibili idrocarburici direttamente all'anodo, semplificando la progettazione del sistema. Il calore di scarico di alta qualità può essere catturato per la cogenerazione (CHP), portando l'efficienza complessiva del sistema a oltre l'80%. Tuttavia, le alte temperature pongono anche notevoli sfide nella scienza dei materiali, richiedendo ceramiche e interconnessioni robuste in grado di resistere ai cicli termici e prevenirne la degradazione. Ciò si traduce anche in lunghi tempi di avviamento, rendendo le SOFC più adatte alla generazione di energia continua piuttosto che ad applicazioni che richiedono frequenti cicli di accensione e spegnimento.

UNESCO Nomenclature: 3305
Tecnologia energetica

Tipo

Dispositivo fisico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Nicchia/Specializzato

Precursori

  • invenzione della lampada di Nernst da parte di Walther Nernst (1897), che utilizzava un elettrolita ceramico solido (YSZ)
  • principio di base della cella a combustibile scoperto da William Grove (1838)
  • progressi nella scienza della ceramica e nei materiali ad alta temperatura

Applicazioni

  • produzione di energia stazionaria su larga scala per edifici industriali e commerciali
  • sistemi di cogenerazione (CHP), che utilizzano calore di scarto di alta qualità
  • unità di potenza ausiliarie (APU) per veicoli come camion a lungo raggio
  • supporto alla rete e generazione di energia distribuita
  • applicazioni militari e di potenza remota

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

A causa dell'eliminazione del traffico generato dai bot, che attualmente supera i 40.000 al giorno, questo contenuto è riservato ai membri della community.
> Accedi O > Registrati L'accesso a questo contenuto, così come a tutti gli altri contenuti e strumenti riservati, è (100% gratuito).

Argomenti correlati: SOFC, ossido solido, elettrolita ceramico, YSZ, alta temperatura, flessibilità del combustibile, cogenerazione, CHP, energia stazionaria, reforming interno.

Contesto storico

Cella a combustibile a ossido solido (SOFC)

1940
1940
1940
1940
1948
1950
1950
1940
1940
1940
1940
1945-01-01
1949
1950
1950

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

Le immagini a grandezza naturale e i download sono disponibili, 100% gratuitamente, solo per i membri registrati.

> Login <