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Realizzazione e caratterizzazione di una monocella Sodio-beta a conformazione planare

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Realizzazione e caratterizzazione di una monocella Sodio-beta a conformazione planare

Progetto, realizzazione e collaudo di una monocella di batteria Sodio –beta ad altatemperatura con conformazione planare. Studio delle soluzioni per la tenuta tra corpo cellain acciaio inox ed elettrolita ceramico in β-allumina.

L’importanza che hanno assunto le fonti rinnovabili negli ultimi anni ha portato alla necessità disviluppare una maggiore flessibilità della rete elettrica. In questa ottica i sistemi di accumulo svolgonoun ruolo importante non solamente nel bilanciare la domanda energetica, nei picchi di richiesta e neibassi carichi, ma anche nella qualità del servizio. L’attività di ricerca svolta s’inserisce in questa prospettiva, sviluppando una configurazione planare perbatterie sodio beta ad alta temperatura. La forma planare, riducendo i volumi dei comparti elettrodici ingioco, consentirebbe di aumentare non solo la densità di energia (caratteristica tipica di questa batteria)ma anche di migliorare la densità di potenza. La geometria di cella planare, inoltre, consentirebbe diottimizzare anche la geometria degli stack e la distribuzione termica al loro interno.In particolare si è realizzata una nuova cella con volumi dei comparti elettrodici ridotti e si sono studiati alcuni sistemi di tenuta tra la membrana di β-allumina, elettrolita solido, e il corpo metallico dellesemicelle galvaniche. Sono state prese in considerazione due diverse tipologie di guarnizioni, una dimateriale composito (fibra di vetro legata con gomma nitrilica per alta temperatura) e un sistema dianello metallico con vernice isolante. I problemi affrontati hanno riguardato sia l’integrità del materiale rispetto all’attacco chimico del sodio liquido in temperatura, sia la resistenza meccanica e lacompensazione delle diverse dilatazioni termiche in gioco tra la membrana ceramica e il corpometallico.Le due tipologie hanno fornito risultati diversi: la prima guarnizione ha mostrato una buona resistenza alsodio e un isolamento elettrico continuo, ma l’integrità meccanica non c’è sempre stata. Al termine dialcune prove, durante lo smontaggio, la guarnizione si è rotta.Le prove preliminari sul secondo tipo di tenuta sembrano fornire risultati migliori, rispetto alleguarnizioni composite. Si sono selezionate alcune vernici e una di queste, di tipo ceramico, hadimostrato di avere la resistenza chimica e meccanica per essere utilizzata come isolante con l’anello a Cche funge da compensatore delle diverse dilatazioni termiche. Quest’ultima soluzione richiede unamessa a punto soprattutto della stesura della vernice e sulla planarità del serraggio della monocella.

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