Il laboratorio IES comprende un laboratorio di prova dedicato alle tecnologie dell'idrogeno (laboratorio idrogeno e celle a combustibile, H2FC), sviluppato in particolare per testare celle a combustibile, elettrolizzatori e sistemi a idruri metallici. Il laboratorio H2FC è dotato di un doppio sistema di ventilazione dell'aria, un'alimentazione elettrica APU e un sensore per l'idrogeno, in conformità con le norme di sicurezza per le aree a rischio gas.
Inoltre, il laboratorio è equipaggiato con due linee dirette dallo stoccaggio del gas (serbatoi di N2 e H2 compressi a 200 bar) con riduttori di pressione dedicati in grado di operare fino a 30 bar, una linea di aria compressa (fino a 15 bar) e un sistema di raffreddamento ad acqua (fino a 1,5 l/s e 3 bar), che viene poi raffreddato tramite refrigeratori ad aria (fan chiller) da 500 kWt.
Infine, il laboratorio è collegato al carico resistivo modulare dell’IES Lab, utilizzato per applicare differenti profili di carico alle celle a combustibile. Il laboratorio H2FC è stato recentemente impiegato (2020 – 2023) per attività di test su tecnologie a celle a combustibile PEM da 30 kW e 72 kW, nell’ambito del progetto TecBIA.
L’impianto sperimentale HI-SEA (Hydrogen Initiative for Sustainable Energy Applications), supportato dall’Università di Genova attraverso la collaborazione tra il Thermochemical Power Group (TPG) e Fincantieri, prosegue gli studi avviati all’interno del progetto TESEO: Tecnologie ad alta Efficienza per la Sostenibilità Energetica e Ambientale On-board (PON02_00153_2939517).
Il sistema è stato progettato specificamente per la valutazione delle applicazioni della tecnologia a celle a combustibile nel settore marittimo; è composto da 8 stack di celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC), che presentano un’elevata densità energetica e operano a basse temperature, consentendo tempi di avvio e spegnimento molto rapidi, rendendole così le celle a combustibile più adatte per le applicazioni nel settore dei trasporti.
Gli otto stack sono stati forniti da Nuvera Fuel Cell e sono disposti su due rami collegati elettricamente in parallelo, all’interno dei quali gli stack sono connessi in serie elettrica. La potenza totale installata è di circa 250 kW. Il sistema è completato da altri componenti ausiliari che simulano un’installazione a bordo di un’imbarcazione:
 

• Sistema a celle a combustibile installato all’interno di un container (8 piedi), facile da spostare e posizionare
• Compressore d’aria industriale non oil-free (12 Nm³/min) con filtri, avente dinamiche diverse rispetto a quelle richieste per il corretto funzionamento delle celle a combustibile; simula il collegamento della linea catodica alla linea d’aria presente a bordo
• Due gruppi di 16 bombole di idrogeno compresso a 200 bar, che simulano il sistema di stoccaggio del combustibile
• Un carico resistivo modulare per far funzionare il sistema secondo diversi profili operativi
• Un circuito di raffreddamento a due stadi, per simulare lo scambio termico con una sorgente a temperatura costante (acqua di mare)

Il sistema di controllo dell’impianto è realizzato tramite un’interfaccia HMI che acquisisce (con frequenza di 1 Hz) lo stato dei contattori degli stack, la corrente e le tensioni delle celle (minima, media e massima) registrate per ciascuno stack, i dati relativi alla temperatura del circuito di raffreddamento, nonché le portate e le pressioni dei flussi anodico e catodico. È stata inoltre sviluppata un’interfaccia in Labview che consente di acquisire alcuni parametri del sistema con una frequenza più elevata (5 Hz). Il controllo del sistema consente di rilevare tempestivamente eventuali malfunzionamenti e di intervenire su alcuni parametri operativi.
Dal 2019 al 2021 è stata condotta un’approfondita campagna sperimentale che ha portato a diversi risultati: è stata studiata la compatibilità dei componenti ausiliari con l’utilizzo degli stack di celle a combustibile; è stata sviluppata una procedura di recupero degli stack in caso di lunghi periodi di inattività; sono stati testati diversi profili di carico stazionari e dinamici per valutare l’idoneità del sistema a differenti condizioni operative; alcune analisi sono state effettuate utilizzando tecniche di Design of Experiment per valutare l’interazione e l’influenza reciproca tra i parametri operativi.
È stato possibile riprodurre le curve di polarizzazione di ciascuno stack e testarli in varie condizioni operative, utilizzando profili di carico statici, dinamici e altri profili vicini a quelli che si possono riscontrare nel settore navale. Le celle sono state testate sia singolarmente che in gruppo (singolo ramo o sistema completo), per verificarne la stabilità anche in presenza dei convertitori DC/DC installati su ciascun ramo.

Sedi 

• Campus Universitario: Via Magliotto 2, 17100 Savona

Ricercatori 

• Prof. Loredana Magistri (RADRL)
• Prof. Massimo Rivarolo
• Dr. Matteo Pascenti
• Dr. Silvia Crosa

Temi di ricerca 

• Celle a combustibile
• Elettrolizzatori
• Sistemi a idruri metallici