Modellazione di un reattore chimico per la riforma di metano utilizzato in un sistema micro-cogenerativo basato su celle a combustibile

Microscale cogeneration represents one of the best available solutions to increase the overall efficiency of an energy conversion system. The operating principle of this technology is oriented to be the recovery of low enthalphy heat, downstream of the production of electricity, for the production of a further useful effect. The study and development of new technologies, more and more efficient are therefore crucial for the achievement of this goal. This work fits perfectly in this context, proposing the establishment of a model for the simulation of a component included in a microCHP system which is based on the fuel cell’s technology. The model accurately describes the behavior of the reforming reactor, a component inserted into the fuel processor subsystem and dedicated to the conversion of methane into syngas. The proposed model is defined and validated using the experimental data provided by ICI Caldaie, which is the manufacturer of the whole microCHP system. This model can be considered as a valid basis for describing the operation of the entire system in different operating conditions and also useful to evaluate possible improvements in the component itself.

La microcogenerazione rappresenta una delle migliori soluzioni disponibili per incrementare l’efficienza complessiva di un sistema di conversione di energia. Il principio di funzionamento della microcogenerazione si basa sul recupero di energia termica a basso contenuto entalpico, a valle della produzione di energia elettrica, per la produzione di un ulteriore effetto utile in modo distribuito. Lo studio e lo sviluppo di nuove tecnologie sempre più efficienti risultano quindi fondamentali per il raggiungimento di questo obbiettivo. Il presente lavoro di tesi si inserisce in quest’ottica, proponendo la definizione di un modello per la simulazione di un componente di un sistema microcogenerativo basato sull’utilizzo di celle a combustibile. Il modello sviluppato descrive il funzionamento del reattore di reforming, un componente inserito all’interno del sottosistema fuel processor e dedicato alla conversione del metano in syngas utile al funzionamento dell’intero sistema cogenerativo. Il presente modello viene quindi definito e validato a partire dai dati sperimentali forniti da ICI Caldaie, produttore dell’intero sistema di microcogenerazione. Tale modello rappresenta, di conseguenza, una valida base per descrivere il funzionamento dell’intero sistema in differenti condizioni operative o per valutare possibili migliorie del componente stesso.