Sommario. Vetri e ceramici - materiali nuovi o antichi? - applicazioni innovative. Materiali ed energia. Celle a combustibile SOFC
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- Demetrio Casini
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1 Sommario Vetri e ceramici - materiali nuovi o antichi? - applicazioni innovative Materiali ed energia Celle a combustibile SOFC Vetrate per l edilizia Ceramici piezoelettrici I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 1
2 Materiali ed energia materiali come combustibile o fonte di energia (combustibili fossili e nucleari) materiali che catturano e trasformano l energia (silicio per fotovoltaico, turbine, piezoelettrici) materiali che accumulano e ridistribuiscono l energia (batterie e celle a combustibile) materiali che trasformano energia (resistenze elettriche) I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 2
3 Energia: un bene necessario energia crescita e sviluppo sicurezza e sostenibilità sicurezza dell approvvigionamento ridotto impatto ambientale competitività economica I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 3
4 Fonti di energia e consumo fonti alternative o minor/miglior consumo! MRS BULLETIN VOLUME 33 APRIL 2008 I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 4
5 Sommario Vetri e ceramici - materiali nuovi o antichi? - applicazioni innovative Materiali ed energia Celle a combustibile SOFC Vetrate per l edilizia Ceramici piezoelettrici I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 5
6 Generatori di energia a confronto I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 6
7 Celle a combustibile: caratteristiche base batterie convertono energia chimica accumulata in energia elettrica - necessitano di essere sostituite o ricaricate - sono in genere pesanti (6 kg/kwh per batterie al Li) celle a combustibile convertono energia chimica in energia elettrica e calore - operano in continuo - non hanno limitazioni dimensionali (0.08 kg/kwh) I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 7
8 Celle a combustibile: principio di funzionamento ΔV ~ 1 Volt combustibile elettricità lavoro meccanico I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 8
9 Celle a combustibile: tipologie solid oxide fuel cell No catalizzatore! I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 9
10 SOFC: solid oxide fuel cell acciaio catodo (poroso) elettrolita (denso) H 2 H 2 O anodo (poroso) acciaio O 2 I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 10
11 SOFC: materiali 8Y 2 O 3 -ZrO 2 / Ni conducibilità elettrica (Ni) 8Y 2 O 3 -ZrO 2 conducibilità ionica (O 2- /vacanze) anodo elettrolita catodo La 1-x Sr x MnO 3-δ conducibilità elettrica (vacanze cationiche) elettrolita anodo elettrolita catodo I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 11
12 SOFC: produzione pressatura tape casting impilamento polvere ceramica 12 MPa 80 C co-sinterzzazione C cella sinterizzata I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 12
13 Stack di SOFC batterie ΔV SOFC + - ΔV I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 13
14 Hot box I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 14
15 Applicazioni delle SOFC: automobile I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 15
16 Applicazioni delle SOFC Rolls-Royce portatili potenza residenziali 1 MW SWPC NDE, 50 W Wärtsilä, 20 kw Kyocera, 1 kw I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 16
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