Celtec - Membrana P per celle a combustibile PEM ad alta temperatura

Membrana Celtec®-P per celle a combustibile PEM ad alta temperatura: BASF produce la membrana Celtec-P dal 2005.

Questa membrana si basa sulla chimica del polibenzimidazolo (PBI) ed è ideale per le celle a combustibile a membrana a scambio protonico ad alta temperatura e per altri dispositivi elettrochimici ad alta temperatura che richiedono una membrana con eccellente durata e stabilità nell’intervallo di temperatura compreso tra 120 °C e 180 °C.

Questa membrana è prodotta da BASF e per la sua sintesi viene utilizzato un processo sol-gel.

Lo schema relativo alla sintesi della membrana, riportato sul lato destro, illustra il metodo innovativo utilizzato per la produzione della membrana Celtec-P e spiega come ciò renda questa membrana in PBI unica e all’avanguardia rispetto alle altre membrane in PBI presenti sul mercato.

La membrana viene spedita sotto forma di foglio (dimensioni fisiche: 23,2 cm per 27,8 cm) ed è già drogata con acido fosforico e pronta all’uso.

La membrana Celtec-P costituisce inoltre il cuore dei seguenti prodotti MEA Celtec®-P, che possono essere acquistati direttamente dal sito web di Fuel Cell Store: MEA Celtec®-P da 25 cm² MEA Celtec®-P da 45 cm² MEA Celtec®-P da 165 cm² Per qualsiasi altra richiesta relativa a membrane per celle a combustibile ad alta temperatura con membrana a scambio protonico (HT-PEMFC), vi preghiamo di contattarci all’indirizzo atsales@fuelcellstore.com.

Applicazioni e proprietà dei prodotti basati sulla membrana Celtec®-P (membrana o MEA): Di seguito sono riportate alcune delle applicazioni che possono trarre vantaggio dalla membrana a scambio protonico ad alta temperatura Celtec®-P di BASF e dalle MEA realizzate con questa membrana.

Applicazioni e proprietà Alimentazione di riserva Cogenerazione di calore, energia elettrica e raffreddamento Unità di alimentazione ausiliarie Prolungatore dell’autonomia delle batterie A base di polibenzimidazolo e acido fosforico Temperatura di esercizio da 120 a 180 °C Elevata tolleranza al monossido di carbonio nella miscela di combustibile Non è necessaria l’umidificazione Lunga durata operativa e stabilità (>20.000 ore) Prestazioni delle celle a combustibile con MEA Celtec®-P realizzate con membrane Celtec-P: Di seguito sono riportate le prestazioni delle celle a combustibile basate sui reagenti idrogeno/aria e reformato/aria delle MEA Celtec®-P (realizzate con membrane Celtec-P).

Tolleranza al CO delle MEA Celtec®-P realizzate con membrane Celtec-P: uno dei principali vantaggi della tecnologia delle celle a combustibile a membrana a scambio protonico ad alta temperatura è la capacità di consumare il flusso di idrogeno reformato; è essenziale che le MEA utilizzate in tali dispositivi elettrochimici abbiano un’eccellente tolleranza al monossido di carbonio.

Durante la reazione di reforming, nel flusso di combustibile in uscita dal letto catalitico di reforming viene generata una piccola quantità di monossido di carbonio gassoso, e la presenza di monossido di carbonio può influire sulle prestazioni complessive della cella a combustibile.

La membrana può essere considerata il cuore della MEA e le membrane Celtec-P hanno dimostrato, sia in laboratorio che nei prodotti commerciali, di durare oltre 20.000 ore.

Le MEA Celtec®-P di BASF utilizzano la membrana Celtec-P e catalizzatori proprietari per l’anodo e il catodo, in modo da consentire alle MEA Celtec®-P di tollerare livelli elevati di monossido di carbonio rispetto alle altre MEA commerciali per celle a combustibile PEM ad alta temperatura.

Il grafico seguente fornisce un esempio di curva di prestazione per le MEA Celtec®-P a diverse concentrazioni di CO in funzione della temperatura.

Prestazioni robuste contro le variazioni di umidità per le MEA Celtec®-P realizzate con membrane Celtec-P: i dispositivi PEMFC ad alta temperatura convenzionali utilizzano solitamente una membrana in polibenzimidazolo (PBI) o un copolimero di PBI drogato con acido fosforico dopo la produzione della membrana.

Tale attivazione della membrana e il contenimento dell’acido liquido al suo interno provocano il fenomeno della lisciviazione dell’acido.

Le celle a combustibile PEM generano acqua come principale sottoprodotto sul lato catodico e la presenza di acqua influisce ulteriormente sul fenomeno di lisciviazione dell’acido con la membrana PBI convenzionale.

Le MEA Celtec®-P utilizzano una forma avanzata di membrana PBI in cui il monomero tetraamminico e il monomero di acido dicarbossilico, entrambi di proprietà esclusiva, vengono prima fatti reagire tramite una reazione di policondensazione in acido fosforico; successivamente, viene eseguita una fase di colata in soluzione e idrolisi per ottenere la membrana Celtec®-P.

Questo protocollo di sintesi sol-gel consente alla membrana PBI di assumere una morfologia innovativa, in cui l’acido fosforico è trattenuto all’interno della membrana in modo più efficace e si riscontrano minori problemi di lisciviazione acida rispetto alle membrane PBI convenzionali.

I risultati dei test di laboratorio hanno dimostrato che con le MEA Celtec®-P e le membrane Celtec®-P è possibile raggiungere facilmente una durata operativa superiore a 20.000 ore.

Il grafico seguente illustra le prestazioni affidabili delle MEA Celtec®-P in diverse condizioni di umidità.

Ai clienti che hanno acquistato questo prodotto verrà fornita separatamente (gratuitamente) una copia del Manuale sulle celle a combustibile BASF in formato elettronico, ad esempio come file PDF.

I tempi di consegna tipici sono di 1-2 settimane.

Spessore della membrana Celtec-P 400 micron (+/- 40 micron) Modulo elastico >3 N/mm² Compressione 20 < p < 25 (%) Concentrazione acida 55% in peso (+/-4% in peso) Contenuto di acido in volume 810 mg/cm³ (+/-50 mg/cm³) Contenuto di acido per area 34 mg/cm² (+/-3 mg/cm²) Contenuto di PBI 77 mg/cm³ (+/-12 mg/cm³) Valore I.V.

(dL/g) >4,5 (dL/g) La membrana è drogata con acido? Sì