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Celle a combustibile per applicazioni stazionarie cogenerative

Tecnologie abilitanti per la ricerca di sistema elettrico: componentistica e materiali

Sistemi elettrochimici per la generazione e l’accumulo di energia

Responsabili: Elisa Mercadelli, Alessandra Sanson

Personale coinvolto: Angela Gondolini, Paola Pinasco

Data inizio: 2006
Durata: 144 mesi
Finanziamento totale: 1.175.000 €
Bando: Accordo Ministero dello Sviluppo Economico (MiSE)-CNR
Coordinatori: Vincenzo Antonucci (CNR-ITAE), Monica Fabrizio (CNR-ICMATE)
Consorzio: 3 centri di ricerca CNR
Sito ufficiale: http://www.ricercadisistema.cnr.it/

Celle a combustibile per applicazioni stazionarie cogenerative;
L’obiettivo generale del progetto è stata la valutazione delle diverse tecnologie FC in applicazioni cogenerative attraverso simulazione, valutazione teorica, progettazione e dimostrazione di sistemi, sviluppo di nuovi approcci in termini di materiali, componenti e prototipi.

In questo contesto, ISTEC ha preso parte alla linea progettuale “Sviluppo di materiali e componenti per FC di nuova generazione per applicazioni cogenerative”, sviluppando e producendo celle ad ossidi solidi di dimensioni prototipali (10 x 10 cm) a conduzione anionica nonché sistemi anodici acciaio supportati per FC a conduzione protonica.

Tecnologie abilitanti per la ricerca di sistema elettrico: componentistica e materiali;
Tra i diversi obbiettivi del progetto, ISTEC ha preso parte alla linea progettuale “Membrane ceramiche dense per la purificazione dell’idrogeno”. Le tecnologie a membrana densa estraggono selettivamente l’idrogeno con purezza superiore al 99%, facilitando la produzione di combustibili e vettori energetici da fonti rinnovabili.

La ricerca presso ISTEC ha portato allo sviluppo di membrane completamente ceramiche a conduzione mista elettronica/protonica, ad architettura asimmetrica, operanti a temperature comprese tra i 600 e 800°C.

Sistemi elettrochimici per la generazione e l’accumulo di energia;
Scopo generale del progetto è l’ottimizzazione di sistemi di accumulo elettrico ad oggi disponibili in commercio, ma non ancora competitivi per le applicazioni in studio, (es. batterie ad alta temperatura, batterie litio ione, batterie a flusso di vanadio) nonché allo sviluppo di nuove tecnologie come le batterie metallo-aria e l’accumulo sotto forma di metano di sintesi attraverso la co-elettrolisi di CO₂ e H₂O.

ISTEC in questo progetto si è occupato dello sviluppo e produzione di membrane elettrolitiche ceramiche a base di Na-β allumina per la realizzazione di prototipi di batteria NaNiCl planare.

Pubblicazioni

• E. Mercadelli, A. Gondolini, D. Montaleone, P. Pinasco, S. Escolástico, J.M. Serra, A. Sanson “Production strategies of asymmetric BaCe0.65Zr0.20Y0.15O3-δ–Ce0.8Gd0.2O2-δ membrane for hydrogen separation” Int. J. Hydrogen En., In Press
• D. Montaleone, E. Mercadelli, A. Gondolini, M. Ardit, P. Pinasco, A. Sanson “Role of the sintering atmosphere in the densification and phase composition of asymmetric BCZY-GDC composite membrane” J. Eur. Ceram Soc. 39 (2019) 21–29.
• D. Montaleone, E. Mercadelli, S. Escolàstico, A. Gondolini, J.M. Serra, A. Sanson “All-ceramic asymmetric membranes with superior hydrogen permeation” J. Mater. Chem. A, (2018) 6,15718.
• D. Montaleone, E. Mercadelli, A. Gondolini, P. Pinasco, A. Sanson “On the compatibility of dual phase BaCe0.65Zr0.2Y0.15O3-δ based membrane for hydrogen separation application” Ceram. Intern. 43 (13) (2017) 10151–10157.
• E. Mercadelli, D. Montaleone, A. Gondolini, P. Pinasco, A. Sanson “Tape-cast asymmetric membranes for hydrogen separation” Ceram. Intern. 43 (11) (2017) 8010–8017.
• E. Mercadelli, A. Gondolini, P. Pinasco, A. Sanson “Stainless Steel Porous Substrates Produced by Tape Casting” Metals and Materials International, 23 (2017) 184–192
• E. Mercadelli, A.S. Aricò, A. Gondolini, S. Siracusano, M. Ferraro, V. Antonucci, A. Sanson “Influence of powders thermal activation process on the production of planar β-alumina ceramic membranes” Journal of Alloys and Compounds 696 (2017) 1080-1089
• A. Caldarelli, E. Mercadelli, S. Presto, M. Viviani, A. Sanson “Leaching effect in gadolinia-doped ceria aqueous suspensions for ceramic processes” Journal of Power Sources 326 (2016) 70-77
• A. Lanzini, C. Guerra, P. Leone, M. Santarelli, F. Smeacetto, S. Fiorilli, A. Gondolini, E. Mercadelli, A. Sanson, N.P. Brandon “Influence of the microstructure on the catalytic properties of SOFC anodes under dry reforming of methane” Materials Letters164 (2016) 312–315
• E. Mercadelli, P. Pinasco, A. Gondolini, A. Sanson “Technological Issues in the Manufacturing of Anode-Supported Half-Cells” ECS Transactions, 57[1] (2013) 823-832.
• A. Sanson, E. Mercadelli, A. Gondolini, P. Pinasco “Unconventional Approaches for the Production of Large Area SOFC” ECS Transactions, 57[1] (2013) 717-726.
• E. Mercadelli, A. Gondolini, P. Pinasco, A. Sanson, S. Barison, M. Fabrizio “Key Issues in Processing Metal-Supported Proton Conducting Anodes For SOFC Applications” ECS Transactions, 35 (1) (2011) 1761-1769.
• A.Sanson, P.Pinasco, E.Roncari “Influence of pore formers on slurry composition and microstructure of tape cast supporting anodes for SOFCs” Journal of the European Ceramic Society 28 (2008) 1221–1226.