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Caratterizzazione di monocelle di batterie Sodio-beta

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Caratterizzazione di monocelle di batterie Sodio-beta

Prove sperimentali su una monocella di batteria sodio/cloruro di nichel che opera ad alta temperatura e studio di una nuova geometria della cella di tipo planare.

Il presente lavoro riguarda l’attività svolta sulle celle elettrochimiche delle batterie ad alta temperatura denominate sodo-beta. Questo tipo di batteria riveste grande interesse per gli utilizzi nel campo dell’accumulo stazionario oltre che veicolare. Una rassegna iniziale sulle celle elettrochimiche delle batterie ha permesso d’individuare alcuni aspetti critici da studiare. L’attività si è quindi orientata su due argomenti: la geometria della cella elettrochimica e la membrana ceramica che funge da separatore tra i due comparti anodico e catodico.Il lavoro svolto ha richiesto la progettazione e realizzazione di una monocella per effettuare prove in temperatura e in presenza di sodio. Durante la progettazione si sono affrontati anche gli aspetti di sicurezza legati all’utilizzo del sodio. La cella ha una conformazione planare innovativa rispetto alle attuali celle commerciali. Un aspetto fondamentale di questa geometria planare è la guarnizione tra ilcorpo della cella metallico e la membrana ceramica: la guarnizione deve recuperare le diverse dilatazioni termiche ed essere inerte rispetto ai reagenti. Sono state individuate due tipologie di guarnizioni e sono state provate in temperatura. L’attività di ricerca è stata svolta in collaborazione con l’istituto IENI-CNR di Padova, che ha fornito la membrana ceramica di beta allumina. IENI ha definito non solo la formulazione del materiale ceramico, ma anche tutti i processi di sinterizzazione successivi. Le prove sperimentali sono state eseguite con una postazione di prova attrezzata per lo scopo e si sono condotti test per verificare sia la nuova conformazione planare della cella, sia la membrana di betaallumina. La monocella ha superato il test relativo alla nuova geometria in quanto è stato possibile individuare almeno una guarnizione che consentisse di mantenere l’isolamento elettrico tra i due comparti anodico e catodico e contemporaneamente non reagisse con il sodio. Il disco di allumina si è comportato correttamente presentando un valore di resistenza elettrica intemperatura in linea con i dati di letteratura e una stabilità meccanica che ha consentito di montare e smontare il pezzo più volte, senza danni.Le prove hanno mostrato anche alcune criticità dovute al valore della resistenza del comparto catodico, che risulta elevato e richiede una modifica del disegno della semicella galvanica relativa e allo spessore del disco di beta-allumina che andrà ridotto, mantenendo le caratteristiche di stabilità meccanica.

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