Celle a combustibile a ossido solido, che possono svolgere un ruolo chiave nella riduzione delle emissioni di CO2: gli sforzi di DENSO per affrontare due questioni per migliorare le prestazioni ambientali

May 20, 2023

Osugi del dipartimento di ricerca e sviluppo sulle celle a combustibile di nuova generazione ha tenuto una presentazione sulla necessità di celle a combustibile a ossido solido (SOFC) e su come DENSO sta migliorando le loro prestazioni ambientali.

【Relatore】 Takamasa Osugi Dipartimento di sviluppo NEGP,Div. sviluppo di sistemi neutrali per l'ambiente. CORPORAZIONE DENSO

Autointroduzione

Buonasera. Spiegherò i SOFC. Permettetemi di presentarmi brevemente. Da quando sono entrato in DENSO, ho lavorato nel campo non automobilistico, in particolare nello sviluppo di prodotti legati all'edilizia abitativa, quindi il mio percorso professionale è molto raro in DENSO. Dal 2019 mi occupo della pianificazione aziendale di SOFC.

Cos'è un SOFC? SOFC sta per cella a combustibile a ossido solido ed è un dispositivo per generare elettricità dall'idrogeno. La reazione chimica nelle SOFC è l'opposto di quella nelle SOEC. L'elettricità viene generata attraverso la reazione chimica tra idrogeno e ossigeno. Esistono vari tipi di celle a combustibile. Questa diapositiva mostra come esempi un PEFC e un SOFC. Poiché una SOFC utilizza un materiale ceramico per l'elettrolita, può funzionare a temperature elevate di circa 700°C, il che significa che l'efficienza operativa è elevata. Possono essere utilizzati vari combustibili, come idrogeno, gas di città e gas propano.

Perché sono necessari i SOFC? Una società dell’idrogeno non sarà interamente alimentata dall’idrogeno. Fino a quando l’idrogeno non sarà ampiamente utilizzato, verranno utilizzati combustibili derivati ​​dall’idrogeno e vari tipi di combustibili a zero emissioni di carbonio. Pertanto, si prevede che le SOFC, che possono essere alimentate da vari tipi di combustibili, svolgeranno un ruolo chiave nella riduzione delle emissioni di CO₂ verso una società dell’idrogeno.

Lasciatemi spiegare perché i combustibili derivati ​​dal carbonio, compresi il gas di città e i biogas, possono essere utilizzati oltre all’idrogeno. Una SOFC incorpora un sistema di reforming per convertire vari tipi di combustibili in idrogeno, che viene poi utilizzato per generare energia.

Due questioni nel miglioramento delle prestazioni ambientali delle SOFC Ho menzionato all'inizio che le SOFC hanno un'elevata efficienza operativa. Stiamo lavorando per migliorare ulteriormente le prestazioni ambientali. Vorrei spiegare due questioni principali. (Indicando la diapositiva) Il primo problema è riutilizzare il carburante all'uscita di una pila di celle. Questo diagramma schematico mostra il processo di generazione di energia. Il carburante viene caricato dall'alto e l'elettricità viene generata nella pila di celle cilindriche bianche. Idealmente, quando l’idrogeno in ingresso è 100, dovrebbe essere tutto utilizzato nella pila di celle per generare energia e non dovrebbe rimanere alcun combustibile di idrogeno all’uscita della pila di celle. Tuttavia, la pila di celle si deteriora se viene utilizzato tutto l'idrogeno, quindi viene controllata in modo da non consumare il carburante. L'eiettore mostrato nella parte superiore di questo diagramma gioca un ruolo chiave. Derivato dalla tecnologia proprietaria DENSO, è un componente di alta qualità e altamente affidabile che viene utilizzato anche nei condizionatori delle auto. L'eiettore ricicla (ricircola) il carburante inutilizzato dall'uscita per ridurre al minimo lo spreco di idrogeno, migliorando così l'efficienza della generazione di energia. Il secondo problema è controllare la temperatura per massimizzare l’efficienza. Le SOFC funzionano in modo più efficiente in un determinato intervallo di temperature. È inoltre fondamentale raggiungere una temperatura uniforme e adeguata. Per sfruttare appieno il calore prodotto durante la produzione di energia, sfruttiamo la nostra tecnologia di gestione termica per migliorare la durata. Tutta l'azienda ha lavorato per applicare le tecnologie affinate in campo automobilistico ad altri prodotti.

L'obiettivo di DENSO Infine, lasciatemi spiegare l'obiettivo di DENSO. Nel grafico sul lato sinistro di questa diapositiva, la produzione di energia è rappresentata sull'asse orizzontale e l'efficienza della generazione di energia sull'asse verticale. La produzione e l'efficienza delle grandi centrali termoelettriche sono rappresentate sul lato destro di questo grafico. Ci siamo impegnati a ridurre le dimensioni dei SOFC, che generano energia in modo più efficiente rispetto alle centrali elettriche, continuando ad aumentare l'efficienza. Stiamo per avviare una valutazione dimostrativa installando sistemi SOFC negli impianti DENSO. La nostra visione futura è mostrata sul lato destro di questa diapositiva. I combustibili a zero emissioni di carbonio non verranno ampiamente utilizzati in tempi brevi, quindi il primo passo è iniziare a risparmiare energia utilizzando SOFC altamente efficienti. Con la diffusione dei combustibili a zero emissioni di carbonio, contribuiremo alla decarbonizzazione e alla sicurezza energetica utilizzando le caratteristiche di una fonte di energia distribuita. Speriamo di contribuire a creare una "società del ciclo del benessere" attraverso lo sviluppo delle SOFC.