Utilizzo di materiali alternativi nella realizzazione di matrici per celle a carbonati fusi

Abstract

La celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC) rappresentano una tecnologia promettente per la transizione energetica poiché consentono di produrre energia pulita con la simultanea segregazione di CO2 da eventuali gas esausti da trattare. Tuttavia, a causa della limitata durata operativa, sono in corso numerosi studi per consolidare la loro diffusione. I principali componenti che costituiscono le MCFC sono: anodo, catodo, elettrolita e matrice. Quest’ultima rappresenta un elemento critico per il loro funzionamento, poiché riveste un ruolo determinante nelle prestazioni della cella. Il seguente studio si occupa nello specifico della produzione e caratterizzazione delle matrici con l’obiettivo di sostituire un componente tossico attualmente impiegato. L’analisi effettuata prevede l’utilizzo di tecniche quali porosimetria, grazie alla quale è stata studiata la porosità e la distribuzione dei pori, e microscopia elettronica a scansione (SEM) che ha permesso di valutare la morfologia del campione. Al termine di questo studio è stato effettuato un confronto delle proprietà morfologiche delle matrici realizzate con quelle di una matrice ottenuta utilizzando la ricetta tradizionale e precedentemente testata mostrando ottime prestazioni. Il confronto ha consentito di individuare una nuova soluzione molto promettente per future applicazioni.

Molten Carbonate Fuel Cells (MCFCs) represent a promising technology for the energy transition, as they enable the generation of clean energy while simultaneously capturing CO₂ from exhaust gases that need to be treated. However, due to their limited operational lifespan, numerous studies are currently underway to support their broader adoption. The main components of MCFCs are: the anode, the cathode, the electrolyte, and the matrix. The matrix is a critical element for their operation, as it plays a key role in the cell’s performance. This study specifically focuses on the production and characterization of matrices with the goal of replacing a toxic component currently in use. The analysis involved techniques such as porosimetry, which was used to study porosity and pore distribution, and scanning electron microscopy (SEM), which enabled the evaluation of the sample’s morphology. At the end of the study, the morphological properties of the newly developed matrices were compared with those of a matrix produced using the traditional and previously tested formulation, which had demonstrated excellent performance. The comparison led to the identification of a very promising new solution for future applications.