Simulazione: una scelta strategica per le tecnologie dell’idrogeno

-PUBBLIREDAZIONALE-

L’idrogeno è destinato ad avere un ruolo centrale nel panorama energetico mondiale. Sarà particolarmente importante per tutti quei settori in cui si riveli difficile un passaggio completo ad alimentazioni elettriche e potrebbe sostituire molte delle attuali tecnologie per lo stoccaggio e la distribuzione dell’energia.

La chiave di questo processo è l’innovazione, che deve però essere sostenuta da strumenti in grado di agevolare e sostenere questa transizione. È il caso della simulazione multifisica, un alleato di grande utilità per la progettazione di sistemi che contengono celle a combustibile o elettrolizzatori.


I vantaggi della simulazione multifisica

La simulazione multifisica consente di testare e ottimizzare i progetti sul piano virtuale, senza la necessità di costruire prototipi fisici. In questo modo si risparmiano i tempi e i costi delle prove, ed è possibile prevedere le conseguenze di ogni variazione coinvolgendo nell’analisi anche tutti i fenomeni fisici coinvolti: si può prevedere il comportamento del dispositivo nel mondo reale, in modo da individuare eventuali criticità ancora in fase di progetto.
In poche parole, un software di simulazione permette di ridurre i rischi e aumentare l’efficienza.


Simulare celle a combustibile ed elettrolizzatori

Con un software di simulazione multifisica è possibile modellare qualsiasi cella elettrochimica o elettrolizzatore.

COMSOL Multiphysics® consente di modellare celle a membrana a scambio protonico (PEMFC), a scambio di idrossido (AFC), a carbonato fuso (MCFC) e a ossido solido (SOFC). Inoltre, è possibile modellare anche celle ed elettrolizzatori non standard e includere facilmente flussi multifase, trasferimento di calore, proprietà termodinamiche e altro ancora.

La modellazione e la simulazione si possono utilizzare per prevedere la distribuzione di corrente e potenziale, la distribuzione delle specie chimiche e la distribuzione della temperatura in una cella a combustibile. In questo modo, la cella può essere progettata in modo da offrire il miglior funzionamento possibile per un dato insieme di condizioni. È importante ottenere la rimozione dell’acqua ed evitare l’utilizzo non uniforme della cella, che potrebbe comportare prestazioni scadenti e una durata inferiore. Inoltre, si possono studiare aspetti microscopici degli elettrodi a diffusione gassosa e degli strati attivi, come il carico del catalizzatore, la distribuzione delle dimensioni delle particelle e la distribuzione bimodale dei pori.


Per approfondire: il webinar

Il progetto di un elettrolizzatore ad acqua è simile a quello di una cella a combustibile a idrogeno, con la differenza che, rispetto a una cella a combustibile, la corrente scorre in senso inverso: il catodo è l’elettrodo negativo e l’anodo è l’elettrodo positivo. Tra i modelli inclusi nel Fuel Cell & Electrolyzer Module di COMSOL Multiphysics® è compresa la descrizione degli elettrodi di diffusione gassosa, lo strato attivo, il separatore di elettroliti e le placche bipolari con i canali.

A questo argomento è dedicato il webinar gratuito in programma martedì 31 gennaio: si mostrerà come studiare diversi sistemi per il trasporto e l’utilizzo dell’idrogeno con un software di simulazione. Potrete scoprire gli strumenti offerti da COMSOL Multiphysics® per questo genere di analisi e vedrete il software in azione: i tecnici COMSOL realizzeranno un modello dal vivo e risponderanno a tutte le vostre domande.

Leggi il programma e iscriviti: https://www.comsol.it/c/e4pn