Modellazione di un sistema di generazione di energia elettrica basato su una cella ad ossidi solidi alimentata a biogas

Il lavoro di tesi ha analizzato la stesura di un modello di un sistema di una cella ad ossidi solidi (SOFC) alimentata a biogas operante con un reattore di Trireforming esterno. In particolare sono state indagate le prove sperimentali svolte presso il C.N.R di Messina di un reattore di Trireforming alimentato con una corrente di biogas simulato(60% CH4, 40% CO2). Sono stati fatti variare i rapporti O2/CH4 e H2O/CH4 per fornire alla cella prove con composizioni diverse di biogas riformato. Le performance della cella, alimentata con un notevole eccesso di combustibile, sono variate notevolmente al variare della composizione alimentata. Successivamente, dopo aver analizzato le prove sperimentali si è costruito un modello in grado di rappresentare i dati sperimentali all’interno di un unico software. Per fare ciò si è utilizzato Pro/II, un software di simulazione di impianti chimici, in cui oltre al reattore sono stati implementati due User Add Model in grado di simulare il comportamento di una cella ad ossidi solidi e di un combustore posto a valle del sistema. Il modello della cella è di tipo stazionario, isotermo e permette di analizzare l’andamento del potenziale della cella al variare della densità di corrente e della quantità di combustibile alimentato. Il modello del combustore è un reattore PFR non isotermo simulato con Dsmoke. Dopo aver ultimato il modello si è verificata la sua affidabilità con le prove sperimentali precedentemente effettuate. Sulla base dei dati ottenuti si è notata la capacità del modello della cella di adattarsi alle diverse composizioni di gas alimentato, le maggiori potenzialità di un Trireforming con maggiori rapporti H2O/CH4 e O2/CH4 ed inoltre la capacità del combustore posto a valle della SOFC di preriscaldare l’intero sistema e produrre ulteriore energia elettrica. Dopo di ciò si sono fatte delle prove aumentando l’area attiva della cella o diminuendo la quantità di combustibile al sistema, vedendo come le efficienze energetiche del sistema con un minore eccesso di combustibile fossero maggiori, simili a sistemi già funzionanti e quindi atte ad essere ulteriormente investigate in futuro.