Obiettivo 3: Celle a Combustibile
REFERENTE/I
Marco Ferraro – CNR
marco.ferraro@cnr.it
Attività
Sviluppo di un prototipo SOFC per architetture propulsive elettriche per applicazioni UAV e Aviazione Generale attraverso lo sviluppo di un sistema innovativo SOFC alimentato con carrier liquidi di idrogeno (ammoniaca) e realizzazione un dimostratore tecnologico a banco.
La tecnologia SOFC consente l’utilizzo di «Hydrogen Carrier» liquidi (spesso già largamente utilizzati come per esempio l’ammoniaca).
Questo è un potenziale vantaggio rispetto all’utilizzo dell’idrogeno a bordo velivolo (riduzione dei tempi di certificazione)
Figura 1
Catalizzatore strutturato e progetto 3D del prototipo
Risultati
Catalizzatori strutturati (su supporto ceramico e metallico) per cracking ammoniaca
Reattore per il cracking di ammoniaca con catalizzatori strutturati base Ni, Fe, o CU per essere accoppiato allo stack SOFC 1-3 kW
Selezione e caratterizzazione stack SOFC con potenza elettrica nel range 1-3 kW
Algoritmi di controllo basati su Reti Neurali e tecniche di Machine Learning
Prototipo sistema integrato stack SOFC-rerefomer ammoniaca
Promozione filiera tecnologica nazionale
Formazione giovani ricercatori e tecnici
Figura 2
Catalizzatore strutturato e progetto 3D del prototipo
Figura 3
Caratterizzazione di catalizzatori strutturati (su supporto ceramico e/o metallico) a base Ni, Fe, e Cu per il pre-reforming di ammoniaca
Figura 4
Modello gerarchico a parametri concentrati della SOFC sviluppato in ambiente Simulink e validato mediante dati sperimentali. Il rapporto di eccesso d’aria (λ) è stato regolato utilizzando una strategia di controllo PID a ciclo chiuso. I guadagni del PID sono stati ottimizzati impiegando una combinazione di rete neurale artificiale e algoritmo genetico, in grado di aggiornare continuamente i parametri del controllore in base alla risposta dinamica dello stack
Team di ricerca
CNR – Istituto di Tecnologie Avanzate per l’Energia «Nicola Giordano»
Antonio Vita
Cristina Italiano
Marco Ferraro
Massimo Laganà
Giuseppe De Lorenzo*
Minju Thomas*
Domenico Maccarrone*
Hafedh Brahim*
Gabriel Marino*
Manfredi Picciotto Maniscalco*
Girolama Airò Farulla*
Ben Alex Baby*
Caterina Di Giovanni*
Riccardo Scicchigno*
Manfredi Testasecca*
* Personale a tempo determinato
In collaborazione con:
Meridionale Impianti SpA per la realizzazione del prototipo
Documenti
G. Airò Farulla, L. Gurreri, M. P. Maniscalco, M. Ferraro, Alternative hydrogen carriers for button-cell oxide-ion solid oxide fuel cells: A critical review outlining current status, challenges, and prospects, International Journal of Hydrogen Energy 218, 153714, DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2026.153714
D3.3.7.1 Rapporto tecnico “Caratterizzazione button-cell SOFC alimentate con ammoniaca, glicole, toluene, bioalcoli e Analisi termodinamica e cinetica delle reazioni e individuazione delle migliori condizioni operatitve per la realizzazione dello stack a scala kW”
D3.3.7.2 Rapporto tecnico “Analisi degli eco-profili delle singole celle SO per la definizione di linee guida per l’eco-design del prototipo finale”
D3.3.7.3 Rapporto:“Caratterizzazione di catalizzatori strutturati (su supporto ceramico e/o metallico) a base Ni, Fe, e Cu per il pre-reforming di ammoniaca, glicole, toluene, bioalcoli”
D3.3.7.4 Rapporto tecnico “Analisi degli eco-profili dei catalizzatori strutturati per la definizione di linee guida per l’eco-design del prototipo finale”
D3.3.7.5 Prototipo di stack SOFC con potenza elettrica nel range 1-3 kW e alimentato con diversi combustibili liquidi (ammoniaca, glicole, toluene, bioalcoli)
D3.3.7.6 Prototipo pre-reformer con catalizzatori strutturati base Ni, Fe, o CU per essere accoppiato allo stack SOFC 1-3 kW
D3.3.7.7 Rapporto tecnico “Sviluppo di un modello matematico basato su Reti Neurali e Machine Learning per il controllo ottimale del sistema e la riduzione del degrado e l’incremento della vita utile”
D3.3.7.8 Rapporto tecnico “Analisi degli ecoprofili dello stack SOFC e del prereformer. Eco-design del sistema integrato Stack SOFC/pre-reformer”
D3.3.7.9 Prototipo sistema integrato stack SOFC-prerefomer
