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Un modello di pila a combustibile a carbonati fusi

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Un modello di pila a combustibile a carbonati fusi

Recently updated on Maggio 11th, 2021 at 08:56 am

A fuel cell is a device which converts chemical energy, stored inside a fuel, directly to electrical energy, without the need to burn the fuel (so, efficiency is high) and with very low polluting emissions. In this work, we focus attention on a Molten Carbonate Fuel Cell plant, for which we describe a mathematical model of the cell where the spatial distribution of thermodynamic and (electro)chemical phenomena is taken into account. In particular, the dependence on local concentrations of each chemical component and on local temperatures is considered. In order to obtain reliable predictions, also of global output variables like voltage, electric power and gas concentrations, the model develops in the three-dimensional space and it is valid both in stationary and in transient conditions. After validation, whose results are reported here, the implemented model can be employed in dynamic simulations, to study, e.g., how to exercise and control the cell and the whole plant in different working conditions. Sommario In questo lavoro si descrive un modello matematico di una cella a combustibile a carbonati fusi per la produzione di energia elettrica. In una cella, le reazioni chimiche e i conseguenti effetti elettrochimici sono fenomeni spazialmente distribuiti e dipendono sia dalle concentrazioni dei vari componenti sia dalle temperature, grandezze queste ultime che variano molto da punto a punto. Per avere una buona predizione, anche delle variabili globali di uscita (quali tensione e potenza elettrica, concentrazioni delle specie chimiche, ecc.), si è sviluppato un modello che descrive questi fenomeni nello spazio tridimensionale, in condizioni sia stazionarie che dinamiche. Questo modello è adatto per realizzare un simulatore d’impianto (ove la cella è un sottosistema) con cui studiare, ad esempio, le procedure di esercizio e le funzioni di controllo dell’impianto in tutte le condizioni di funzionamento normali e di emergenza.

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