Obiettivo 3: Celle a Combustibile
REFERENTE/I
Davide Pumiglia – ENEA
davide.pumiglia@enea.it
Attività
L’obiettivo generale del progetto è comprendere e quantificare l’impatto dei contaminanti tipicamente presenti in biogas e syngas sulle prestazioni e la durabilità delle celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC), al fine di supportarne l’impiego con combustibili non convenzionali.
Le attività si sono articolate in tre fasi consecutive:
1. Studio di letteratura: analisi della composizione di biogas, syngas e miscele idrogeno-metano, con particolare attenzione ai contaminanti;
2. Prima campagna sperimentale: test su celle SOFC anodo-supportate, alimentate con bio-syngas riformato e contaminanti (DMS, COS, D5) testati singolarmente, a coppie e a triplette;
3. Seconda campagna sperimentale: test su celle SOFC anodo-supportate, alimentate con bio-syngas riformato e contaminanti (H2S , naftalene, toluene) testati singolarmente, a coppie e a triplette.
Figura 1
Schema riassuntivo del metodo sperimentale
Risultati
La prima campagna mostra due meccanismi distinti:
1. DMS e COS (zolfo) inducono un calo di tensione rapido nelle prime ore, dominato dall’aumento della resistenza di trasferimento di carica anodica per avvelenamento dei siti attivi del nichel;
2. D5 produce un degrado più lento e diffusivo, legato a ostruzione dei pori. La severità cresce con la concentrazione.
La seconda campagna conferma H2S come contaminante singolo più severo. Il naftalene degrada in modo progressivo e concentrazione-dipendente; il toluene mostra andamento non monotono. Le miscele producono perdite maggiori, ma con indice di interazione sub-additivo: i contaminanti sembrano competere per gli stessi siti attivi piuttosto che avere un effetto additivo.
Figura 2
Perdita di tensione (ΔV, mV) dopo 120h di esposizione ai contaminanti, per le due campagne sperimentali su cella SOFC a bottone (750°C)
Figura 3
Sintesi dei risultati sperimentali delle due campagne su cella SOFC
Team di ricerca
Davide Pumiglia (ENEA)
Lucia Pera (PhD, Politecnico di Torino)
In collaborazione con
il Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino:
Marta Gandiglio (Politecnico di Torino)
Paolo Marocco (Politecnico di Torino)
Massimo Santarelli (Politecnico di Torino)
Documenti
L. Pera, M. Gandiglio, P. Marocco, D. Pumiglia, M. Santarelli, “Trace contaminants in biogas: Biomass sources, variability and implications for technology applications,” 2024, Elsevier Ltd. doi: 10.1016/j.jece.2024.114478
L. Pera, M. Gandiglio, P. Marocco, D. Pumiglia, L. Della Seta, M. Santarelli, Impact of trace contaminants on SOFC operated with bio-syngas: sulphur and siloxane-induced degradation, J. Power Sources 665 (2026) 238967. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.238967.
