In questo rapporto sono presentati e discussi i risultati ottenuti nella Milestone 6.3.1.4 del Progetto Generazione 21. L’obbiettivo della Milestone è l’esame critico del processo di condizionamento di stack MCFC (primo riscaldamento) mediante l’analisi dei dati disponibili in letteratura ed attività sperimentali mirate su prototipi da laboratorio. Il presente rapporto è articolato in tre parti distinte. Nella prima (Cap. 2) vengono analizzati alcuni dati di letteratura disponibili sul condizionamento di stack a carbonati fusi di potenza. Viene innanzitutto definito il termine “condizionamento” in riferimento ad una cella a combustibile ed in particolare ad una cella a carbonati fusi. Si tratta del primo avviamento da freddo durante il quale i componenti di cella assumono la morfologia e le caratteristiche chimico fisiche richieste per la generazione di potenza elettrica. Prendendo come riferimento i dati resi pubblici dal DoE statunitense sullo stack da 250 kW UNOCAL di M-C Power vengono analizzate le fasi più critiche del condizionamento di una cella a carbonati fusi, quali la fase di rimozione dei leganti organici, la fusione dell’elettrolita e l’ossidazione e litiatura del catodo. Sono infine riportati e commentati i risultati di alcuni test effettuati sullo stack UNOCAL per valutarne l’avvenuto condizionamento. La seconda parte (Cap. 3) riguarda la sperimentazione di uno stack da 1 kW di Ansaldo Fuel Cells (AFCo) sulla postazione a pressione atmosferica del CESI, revisionata e messa a punto in parte durante il precedente triennio di attività RdS ed in parte nel corso dell’attività prevista da questa Milestone. Lo stack, denominato nel seguito del rapporto Stack B, è stato condizionato secondo procedure innovative, messe a punto da AFCo, che prevedono in particolare un minor consumo di gas tecnici e quindi un minor costo. Al termine del condizionamento sono stati effettuati alcuni test per verificare le prestazioni dello Stack B: caratteristiche V- I con differenti composizioni dei gas all’anodo e al catodod, prove di utilizzo e analisi gascromatografiche dei gas di processo. L’omogeneità delle tensioni delle 18 celle dello stack sia a circuito aperto che sotto carico, l’assenza di segni evidenti di cross over tra i comparti anodico e catodico e le prestazioni raggiunte già durante ile prime prove a carico parziale hanno confermato la validità della nuova procedura. Le prestazioni dello Stack B sono risultate anche superiori a quelle di uno stack (Stack A), identico per numero di celle ed area utile di cella, sperimentato in precedenza sulla postazione CESI e condizionato secondo procedure standard, utilizzate da AFCo durante tutta la fase di scale up dei suoi stack. Nello stesso capitolo sono riportati i risultati conseguiti con la nuova procedura sulla riduzione dei consumi e dei costi dei gas tecnici. Sullo Stack B sono stati ridotti i consumi di azoto del 19% e di anidride carbonica del 65%. Sul costo dei gas tecnici per il condizionamento è stato complessivamente stimato un risparmio superiore al 28%. Questa riduzione percentuale, va sottolineato, si riferisce a stack da laboratorio della classe 1 kW alimentati con gas in singolo passaggio, senza alcun ricircolo.

Nella terza ed ultima parte (Cap. 4) sono riportati alcuni risultati relativi al condizionamento di uno stack da 125 kW (FA150R-5) presso la stazione di Guadalix (Spagna). A questo condizionamento ed ai successivi test diagnostici ha avuto l’opportunità di partecipare anche uno degli autori del presente rapporto. Anche in questo caso il condizionamento con procedure innovative a ridotto consumo di gas tecnici ha avuto esito positivo, con le prestazioni di stack in linea con quelle previste ed una più che buona omogeneità della tensione delle celle strumentate. La postazione di Guadalix è stata ottimizzata con lo scopo di ridurre al massimo i costi del condizionamento, con particolare riferimento ai consumi di gas tecnici. In questo caso l’utilizzo ove possibile di ricircoli di gas sia lato anodo sia lato catodo ha permesso di ottenere una riduzione del costo complessivo dei gas tecnici superiore al 70%, rispetto alle procedure seguite per condizionare il primo stack con celle “full scale” a geometria rettangolare denominato STAD-3.