4° Trimestre
# Risultati dell'analisi del degasaggio e necessità del degasaggio in depressione.
A lato è riportato lo schema costruttivo del degasatore provato anche in depressione. In
basso, si possono vedere le due pompe di ricircolo, in rosso i condotti del fluido di
refrigerazione dell'elettrolita, in verde i condotti dei gas prodotti durante l'elettrolisi.
Il sistema è completato da un piccolo dryer sulla linea idrogeno e subito a valle lo strumento di
misura della concentrazione di H2.
Le misure effettuate in varie condizioni hanno portato all'evidenza che il ricircolo dell'elettrolita
comporta la necessità di un degasaggio molto efficiente in termini di assenza di gas
nell'elettrolita.
Altra attività condotta nel 2021 è stata la prova di resistenza viscosa dell'elemento che ha il
compito di creare una perdita di carico a monte degli elettrodi. Il fine è quello di ottimizzare la
distribuzione di pressione nel volume compreso tra i due elettrodi e di uniformare le velocità
dell'elettrolita nell'attraversare l'elettrodo stesso. Vedi file "Prova di resistenza viscosa.docx".
3° Trimestre
# Inizio delle prove di caratterizzazione e analisi del degasaggio (foto a lato
elettrolizzatore completo)
Una delle prime analisi è stata la determinazione dell'andamento Tensione di alimentazione
della cella vs corrente, in funzione della percentuale di diluizione dell'elettrolita (NaOH in
questo caso). Si può vedere dai grafici in "Andamento concentrazione NaOH" che una
notevole differenza è presente quando si aumenta la concentrazione in peso di NaOH dal 5%
al 10%. Successivamente (dal 10 al 20%) le differenze sono molto minori.
Si può anche vedere come ogni mm di aumento della distanza tra gli elettrodi (es. passando
da 3 a 5mm) influisca notevolmente sulla resistività ed equivalga a una diminuzione di
diluizione del 10% circa.
Elememto ulteriore di grande interesse è stata l'analisi della corretta distrubuzione
fluidodinamica dell'elettrolita all'interno della cella: ciò ha portato alla necessità d'introdurre
nella cella stessa un elemento di significativa importanza.
In ultimo, si è mostrata l'evidenza della necessità di un degasaggio in depressione, per la
totale separazione dei gas prodotti dall'elettrolita in circolazione. Questo punto costituirà la
base per la successiva realizzazione di un simulatore teso esclusivamente alla
determinazione delle variabili di stato del degasaggio (temperatura, concentrazione, velocità,
depressione).
Il disassemblaggio della cella, dopo un periodo di funzionamento di molte ore, ha portato a
valutare lo stato interno della celle elettrolitica. Il comportamento della resina con cui si
effettuata la stampa 3D, lo stato del riporto di teflon sugli elettrodi e le deformazioni generali
subite alla temperatura massima raggiunta durante le prove (50 °C) sono tutti elementi che
hanno portato ad una successiva ottimizzazione del disegno costruttivo.
Interessante è anche il file "andamenti Corrente e Tensione vs Temperatura.xlsx" (nel range
20-50 °C)..
2° Trimestre
# Analisi fluidodinamiche di dettaglio con Ansys/Fluent per la determinazione degli
esatti coefficienti di resistenza viscosa del layer resistivo
La conclusione dell'analisi è quella per cui il modello "7bi" risulta dare una estrema uniformità
del flusso dell'elettrolita attraverso gli elettrodi, è estremamente stabile rispetto alle variazioni
dei flussi in ingresso ed è perfettamente realizzabile.
Vedi il documento con le conclusioni "Confronto tra le 3 soluzioni selezionate.docx".
Il modello di dettaglio sviluppato deriva dal 7bi, in cui l'elettrodo viene descritto come un
elettrodo reale, cioè un solido forato.
Il modello risultante è "Helios_400x400_dettagliato".
A questo punto sarà possibile andare a determinare l'esatto coefficiente di resistenza viscosa
dell'elettrodo nel modello 7bi che, assieme agli altri coeff_ di resistenza viscosa, porta alla
stessa caduta di pressione calcolata nel modello di dettaglio.
# Introduzione all’analisi elettrica degli elettrodi
Il disegno è in: ...\Progetti\HELIOS\HELIOS 400x400\Disegni Autocad\Elettrodo Lamina
400_400 con dimensioni.dwg
La stima manuale della potenza elettrica perduta nell’AISI porta alla conclusione che il
dimensionamento sembra accettabile per le colonne forate, ma totalmente insufficienti
risultano i due conduttori orizzontali superiore e inferiore.
La figura a lato riporta le temperature (T inlet fluido=300 K). La potenza volumetrica
dissipata nell’elettrodo è di 157710 W/m3 che corrisponde a una corrente di 300 A (150
input sup. e 150 input inf.) con una potenza stimata di 900 W dell’intera cella 400x400.
L'AISI non può essere preso in considerazione e deve essere sostituito con il Nichel. Piastre o
lamine di Nichel sono ampiamente utilizzate nell'industria galvanotecnica e il
dimensionamento dell'elettrodo finale in Nichel risulta nel file "Nuovo Elettrodo 2D
390x410.dwg" di fine 2021.
Per il passato vedi anche:
1° Trimestre 2021
# Dedicato alla ricerca dei materiali ed alla realizzazione dei vari componenti della
Cella Helios2
_____
Decisione/Comunicazione EPO della Concessione del Brevetto Europeo di Helios 21.01.2021
Concesso/Granted 17.02.2021.
La realizzazione dell'elettrolizzatore è stata completata con la geometria precedente
dell'elettrodo in AISI, mentre il suo ingombro risulta ora di circa 300x200 mm. La cella, nella
sua nuova versione, verrà terminata a metà 2021 e connessa ai degasatori. Le prove di
caratterizzazione porteranno alla conclusione della necessità di un degasaggio in
depressione.
Per gli elettrodi si è utilizzato ancora l'AISI e si è verificato che il Rame non può essere usato
come elettrodo né con idrossido di sodio né con idrossido di potassio. L’unica soluzione che
rimarrebbe per il rame è di provare a rivestire l’elettrodo con un riporto galvanico (cromatura,
nichelatura etc. Tuttavia l'unica soluzione viabile è certamente l'utilizzo del Nichel.
