L’attività condotta ha riguardato la realizzazione di una nuova configurazione di tenuta metallo/ceramica per una batteria sodio beta con geometria planare.La batteria sodio beta può svolgere un ruolo importante a supporto della trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica, intervenendo in condizioni di buchi di tensione e/o instabilità della tensione e della frequenza e, in generale, per il miglioramento della power quality. Per questo tipo di applicazioni ilsistema di accumulo deve essere caratterizzato da tempi di risposta molto rapidi ed elevate prestazioni in potenza. Questo tipo di batteria utilizza, come membrana di trasporto ionico tra i due comparti anodico e catodico, un materiale ceramico, di conseguenza opera a temperature di 300°C.La forma attuale dellamembrana di
” allumina è “a bicchiere”, per consentire il contenimento dei reagenti, la forma planare deve quindi essere in grado di “contenere” i reagenti, liquidi alla temperatura di esercizio, molto fluidi e molto aggressivi chimicamente, soprattutto il sodio. La configurazione planare consentirebbe di ottenere batterie caratterizzate non solo da elevate densità di energia (tipiche di questa tipologia di accumulo), ma anche densità di potenza migliore. Inoltre, la forma planare consentirebbe di ottimizzare anche la geometria degli stack, rendendoli più compatti e migliorando l’efficienza della regolazione termica al loro interno.L’attività svolta si è rivolta a studiare i componenti della giunzione metallo-ceramica tra il corpo metallico dei comparti anodico e catodico e la membrana di beta allumina posta tra i due, in particolare materiali a matrice ceramica: quali vernici e collanti e materiali innovativi a matrice vetrosa. L’attività si è articolata in più fasi. Una prima fase ha riguardato la scelta dei materiali isolanti e la modalità di deposizione di questi materiali; le prove, eseguite su diverse composizioni, hanno riguardato sia la compatibilità chimica in presenza del sodio metallico in temperatura, sia l’integrità meccanica, ovvero l’assenza di fessure, durante la fase di asciugatura e durante i cicli termici. Solo i materiali ceramici incollanti hanno superato i test di affidabilità, le vernici e i materiali vetrosi non si sonodimostrati stabili all’attacco del sodio. Per questi ultimi si ritiene possibile provare altre composizioni. La seconda fase dell’attività ha riguardato la realizzazione di un sistema di tenuta, sulla base dei risultati della prima fase, applicato ad una monocella, e l’esecuzione di cicli termici che simulassero le variazioni di temperatura durante le fasi di carica e scarica della batteria e durante i transitori in cui viene portata da temperatura ambiente alle condizioni operative e viceversa. La configurazione di tenuta è stata ottimizzata attraverso la realizzazione di due anelli di contenimento della beta allumina che risolvono iproblemi di resistenza meccanica. Ancora da migliorare è la planarità del serraggio tra i corpi dei comparti e gli anelli di contenimento della beta allumina. L’attività ha riguardato anche l’approfondimento del processo produttivo di beta allumina, al fine di sviluppare questo componente fondamentale della batteria e renderlo meno resistivo e possibilmente operativo a temperature inferiori a 300°C.