“Modellazione CFD-3D di un compressore elettrochimico di idrogeno (EHC-Electrochemical Hydrogen Compressor)”

L’impiego dell’elettrochimica, nel processo di compressione dell’idrogeno, è stato una svolta nel settore industriale. Il compressore elettrochimico permette di utilizzare la tecnologia fuel cell per far migrare l’idrogeno da una zona di bassa pressione ad una di alta pressione, sfruttando quindi le reazioni elettrochimiche che permettono, tramite applicazione di una differenza di potenziale sui BP (Bipolar Plates), la dissociazione di idrogeno H2 in due ioni H+ nei siti di reazione (CL-Catalyst Layers), tali ioni potranno così attraversare la membrana (tipicamente in materiale Nafion®), per poi ricomporsi al catodo con una pressione maggiore. Questo tipo di tecnologia è sicuramente un vantaggio rispetto ai classici compressori alternativi, quindi di tipo meccanico, in quanto non c’è necessità di lubrificazione e di moto relativo tra le parti (non rumorosità del componente). Durante l’attività di tesi l’oggetto di studio è stato un compressore elettrochimico di tipo cilindrico. Per tale studio, il workflow per eseguire le simulazioni fluidodinamiche è stato il seguente:  Semplificazione del CAD  Adattamento dei modelli CFD semplificati (EHC parallelepipedo) al design cilindrico  Proposta di aggiornamento design per ottimizzare le performance  Simulazioni di confronto tra i due design  Simulazioni con applicazione di un nuovo materiale per la membrana, lo SPEEK-WC, in sostituzione al Nafion Dalle simulazioni svolte si è potuto valutare accuratamente il funzionamento dei principali componenti del compressore (BP, GDL, CL, MEM, rete metallica, supporto in carbonio), in particolare dall’analisi della membrana si è potuto concludere che il design aggiornato porti netti miglioramenti di performance. L’utilizzo dello SPEEK-WC ha dato ottimi risultati riguardo all’omogeneità della temperatura sulle superfici di membrana.