Generazione di O2 mediante processi basati su sistemi SOFC-SOEC

Oxygen production in industrial plants is made by process that require a great amount of energy, current technologies are based on adsorption and cryogenic separation of air and allows the production of nearly pure oxygen in exchange to a great energy consumption. The purpose of this work is the study of a solid oxide fuel cell based system capable of deliver 100% pure oxygen with lower energy consumption, this thanks to the high efficiency of the components. This study will confirm the efficiency of a fuel cell gas turbine hybrid system, supplied with natural gas and steam capable of the combined production of oxygen and electricity; for small scales a system supplied with only water and natural gas consume less energy if compared to traditional systems thanks to the lack of scale factor.

La produzione di ossigeno in impianti industriali si avvale di processi particolarmente energivori, le attuali tecnologie basate sull’adsorbimento o sulla separazione criogenica permettono la produzione di ossigeno quasi puro a dispetto di consumi elevati. Il presente elaborato propone lo studio di un sistema basato sulle celle a combustibile ad ossidi solidi in grado di produrre ossigeno puro al 100% con consumi inferiori alle tecnologie concorrenti, questo grazie all’elevata efficienza dei componenti e all’assenza di economie di scala, presenti invece nei sistemi tradizionali. Lo studio conferma l’efficienza di un sistema ibrido fuel cell turbina a gas, alimentato a metano e vapore in grado di produrre ossigeno puro ed elettricità, per le piccole taglie invece un sistema con la sola alimentazione a metano ed acqua è in grado di competere con i principali sistemi concorrenti.