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ARCOTRONICS SpA - Via San Lorenzo, 19 40037 Sasso Marconi BO Tel.: (+39) 051 939111 Fax.: (+39) 051 840684 Torino, 16 Giugno 2004 Arcotronics Fuel Cells.

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2 ARCOTRONICS SpA - Via San Lorenzo, Sasso Marconi BO Tel.: (+39) Fax.: (+39) Torino, 16 Giugno 2004 Arcotronics Fuel Cells A. DAnzi Arcotronics Fuel Cells Srl, Via S. Lorenzo 19, 40037, Sasso Marconi (BO) Italy Sviluppo di sistemi a fuel cell: lesperienza di Arcotronic Fuel Cells

3 Azienda Multinazionale Fondata negli anni 60 da Olivetti e Rockefeller Situata a Sasso Marconi - Bologna Attività principali: Produzione di condensatori, macchinari per la produzione di condensatori e batterie. Fatturato del gruppo: 236 milioni di Euro Personale: 2500 ARCOTRONICS NISSEI GROUP Profilo del Gruppo ARCOTRONICS ITALIA SpA - Via San Lorenzo, Sasso Marconi BO Tel.: (+39) Fax.: (+39)

4 ARCOTRONICS NISSEI GROUP Arcotronics nel mondo ARCOTRONICS ITALIA SpA - Via San Lorenzo, Sasso Marconi BO Tel.: (+39) Fax.: (+39)

5 Società a responsabilità limitata Fondata nel 2000 sotto il nome di ROEN EST. Nel 2003 è stata incorporata nel Gruppo ARCOTRONICS NISSEI Sede legale ed operativa: Sasso Marconi - Bologna Attività: Produzione di stack e sistemi basati su celle ad elettrolita polimerico (PEFC) ARCOTRONICS FUEL CELL Profilo dellazienda ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

6 ARCOTRONICS FUEL CELLS Perché lidrogeno? ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl – Vettore energetico Riduzione inquinamento locale Riduzione inquinamento globale Utilizzo molto efficiente nelle FC

7 ARCOTRONICS FUEL CELLS Fuel Cells ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl – CARICO Catodo Anodo Elettrolita Canale dellossidante Canale del combustibile catalizzatori O2O2 H2OH2O e-e- e-e- H + H2H2 H 2 => 2H + + 2e - 1/2 O 2 + 2H + + 2e - => H 2 O H 2 + 1/2 O 2 => H 2 O

8 ARCOTRONICS FUEL CELLS Fuel Cells ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl – CARICO CatodoAnodo Elettrolita e-e- e-e- O2O2 H2H2 H2OH2O O=O= SOFC °C H2H2 O2O2 H2OH2O CO 2 CO 3 = MCFC 650°C H2H2 O2O2 H2OH2O H + PAFC PEM 200°C °C DMFC CH 3 OH H2OH2OH+H+ CO 2 H2OH2O O2O °C

9 ARCOTRONICS FUEL CELLS Perché le fuel cells nei veicoli? ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl – Efficienza molto elevata con H2 Efficienza elevata anche ai carichi parziali Basse emissioni gassose ed acustiche (CO 2, CO, NO x, benzene, polveri fini) Flessibilità nella scelta del combustibile primario Alte potenzialità di sviluppo in termini di affidabilità e durata Abbattimento dei costi Stoccaggio del combustibile Durata della pila Integrazione automotive Rete di distribuzione e manutenzione Sfide Motore CI Fuel Cells 45 % FC vs. 15% Motori CI

10 ARCOTRONICS FUEL CELLS Perché le PEFC? ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl – Nessun problema di start up se si utilizzo H2 Elevata densità di potenza Tutti i componenti allo stato solido Elevati margini di riduzione dei costi Materiali Manufacturing Vite operative dello stack già compatibili con impieghi automotive

11 Punti critici per la produzione in larga scala di stack PEFC: Problemi di contatto e tenuta tra il MEA ed i piatti bipolari I problemi di tenuta aumentano con laumentare del numero di celle dello stack Le guarnizioni tradizionali implicano uno spreco di MEA Ogni singola cella necessita il posizionamento di tre distinti elementi (il MEA e le 2 guarnizioni) durante lassemblaggio dello stack Necessità di introdurre processi a basso costo La produzione industriale necessita controllo di qualità per garantire standard e prestazioni O & M richiedono la capacità di disassemblare lo stack salvaguardando lintegrità del MEA e le prestazioni delle celle Perché MEGA ® ? ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

12 Allinterno di un progetto di collaborazione con la divisione ENEA IDROCOMB, è stata sviluppata una tecnologia PEFC capace di operare con eccellenti prestazioni, a pressione atmosferica e bassi carichi di platino agli elettrodi. Il brevetto registrato sotto il nome di MEGA ® (membrane electrode gasket assembly), individua una tecnologia capace di permettere elevata qualità del prodotto e basi costi di produzione. La tecnologia brevettata MEGA ® Principali referenze dei test di caratterizzazione del MEGA ® : A. Pozio et alii, Journal of Power Sources vol. 112 p. 491 – 496 (2002) A. Pozio et alii, Journal of New Materials for Electrochemical Systems 6, (2003) ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

13 MEGA ® Membrane Electrode Gasket Assembly LA tecnologia brevettata MEGA ® ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

14 MEGA ® 1 solo elemento Tradizionale composta da 3 elementi 1 MEA 2 guarnizioni LA tecnologia brevettata MEGA ® ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

15 Caratteristiche 2 guarnizioni per ogni MEA Le guarnizioni non sono in contatto con le superfici porose degli elettrodi La membrana sporge la superficie degli elettrodiDifetti Difficoltà di allineamento nel montaggio Spreco di membrana Difficoltà di riutilizzo Tenute nel MEA : approccio tradizionale Piatti bipolari guarnizioni Membrana GDL Prima della compressione Dopo la compressione Piatti bipolari GDL Membrana ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

16 Caratteristiche Il MEGA ® è realizzato inserendo la MEA in un gasket fuso La superficie della membrana MEAVantaggi 1 solo elemento contro 3 Nessun spreco di membrana Possibilità di riutilizzo Semplicità controllo qualità Tenute nel MEA : lapproccio del MEGA ® produzione, assemblaggio e funzionamento LA tecnologia MEGA ® offre vantaggi durante le fasi di produzione, assemblaggio e funzionamento Piatti bipolari MEGA ® Membrana GDL ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

17 Produzione del MEGA ® La miscela,iniettata mediante un dispositivo in pressione sui bordi del MEA, solidifica in pochi secondi. Il MEA è inserito in uno stampo di alluminio riscaldato (60°C) e corredato di fori per liniezione della miscela al silicone. Sistema di stampaggio per iniezione ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

18 Assemblaggio dello stack A. Testate B. Guarnizioni C. Piatti bipolari D. M.E.G.A La tecnologia MEGA ® semplifica la centratura e riduce i tempi di assemblaggio ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

19 Vantaggi del MEGA ® RIDUZIONE DEI COSTI grazie ad un uso ottimale della membrana MANUFACTURING riduzione del tempo di assemblaggio e semplificazione della procedura Semplicità nel CONTROLLO QUALITA e STOCCAGGIO OPERATION semplicità nella sostituzione di eventuali celle malfunzionanti MANUTENZIONE I MEGA ® possono essere riutilizzati più volte senza perdita di prestazioni ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

20 Anode : H 2 Dead P anode = 1,7 bara Cathode : 4, P cathode = 1 bara T cell =65°C, Nafion 112 Membrane – Electrode Active Area 278 cm 2 50 cells, 5 kW – prestazioni di stack 0,7 500 mA/cm2 ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

21 Test di durata per le tenute del MEGA ® T cell =70°C, T anode =80°C, T cathode =65°C - O 2 /H scc/min/, p(O 2 and H 2 ) = 1.2 abs bar, Current Density 140 mA/cm 2 Nafion 115 Membrane - Electrode Area 106 cm 2 ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

22 Lo sviluppo degli stack ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

23 1. Veicolare (APU, trazione) 2. CHP stazionario 3. Applicazioni portabili. Il mercato delle FC è attualmente diviso in 3 segmenti principali: Ci sono inoltre alcune interessanti nicchie di mercato, come generatori super silenziosi, generatori nautici, etc. ARCOTRONICS FUEL CELLS Il mercato Penta H2Electrum OEMElectrum5 kW stack ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

24 ARCOTRONICS FUEL CELLS PROGETTI IN PROGRESS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

25 ARCOTRONICS FUEL CELL Progetto ecomobility ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

26 ARCOTRONICS FUEL CELL Il veicolo è un basato sul modello IVECO DAILY da 65 Q.li, già omologato e in produzione in versione elettrica. Nella versione ad idrogeno, il veicolo è equipaggiato con uno stack di celle a combustibile (Fuel Cell), che produce sufficiente energia da raddoppiare la percorrenza del veicolo puramente elettrico. Lidrogeno viene stoccato a bordo in forma di gas compresso allinterno di appositi recipienti in materiali compositi. Lallestimento elettrico è situato allinterno del telaio del veicolo, mentre lallestimento per lidrogeno è posto nel vano motore. Questa soluzione permette di mantenere libera la zona al di sopra dei longheroni ed equipaggiare il veicolo con tutti gli allestimenti previsti per la normale versione endotermica, senza alcuna limitazione. Anche la distribuzione dei pesi è stata ottimizzata, in modo da avere il veicolo perfettamente bilanciato. Il Veicolo ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl – Progetto ecomobility

27 Il Veicolo Motore elettrico Elettronica di potenza Batterie Gearmotor Fuel Cell Interface Stack Fuel Cell + Auxiliaries Interfaccia utente 2°serbatoio H2 (optional) Linea di comunicazione 1°serbatoio H2 B.M.S. Battery Management System ARCOTRONICS FUEL CELL Progetto ecomobility

28 Il veicolo Prestazioni del veicolo (Elettrico vs. Fuel Cell) Daily 65 elettricoDaily 65 H2 Velocità massima70 km/h Massima pendenza25 % Autonomia70 to 120 km150 to 250 km Peso6500 kg Capacità di caricoUp to 3910 kgUp to 3600 kg Capacità batterie34 to 64 kWh34 to 42 kWh Disponibilità di ridotteYes Potenza massima60 kW ARCOTRONICS FUEL CELL Progetto ecomobility ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

29 Caratteristiche dello stack CostruttoreARCOTRONICS Fuel Cells TipoP.E.M. (Polymer Electrolyte Membrane) Potenza nominale5 kW Numero di celle100 V0V0 100 V V nominal 72 V I nominal 70 A Consumo H Nm 3 /kWh Temperatura operativa70 °C Dimensioni (mm)250x250x550 Lo stack ARCOTRONICS FUEL CELL Progetto ecomobility ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

30 Specifiche e Design del veicolo Fornitura del veicolo Integrazione on-board dei sottosistemi Test del sistema basato su FC Test del sistema di stoccaggio Test del veicolo Realizzazione ed ottimizzazione del sistema a FC Sistema di gestione dello stack Sistema di stoccaggio e distribuzione dellH2 I partners del progetto ARCOTRONICS FUEL CELL Progetto ecomobility ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

31 ARCOTRONICS FUEL CELLS 15 kWe APU Navale, Celco-Yacht Caratteristiche principali del sistema Combustibile primariobenzina Potenza nominale15 kw Efficienza netta> 30% Possibilità di recupero del calore12 kW ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

32 ARCOTRONICS FUEL CELLS 4 kWe, Micro CHP Caratteristiche principali del sistema Combustibile primarioGas naturale Potenza elettrica1-4 kw Potenza termica4-24 kW Efficienza elettrica netta > 30 % Efficienza totale> 80 % ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

33 Sviluppo sistemi automotive OEM Arcotronis: – Stack automotive – Supercapacitors, batterie al litio – Elettronica di potenza – Controllo Test sul campo di prodotti pre-commerciali: – Generatore da 1kWe alimentato a GPL (veicoli ricreazionali) – Penta 5kW ad H2 – 4 kW CHP a GN – 5 kW stack automotive ad H2 – 15 kW APU per applicazioni navali – 1 kW per applicazioni aerospaziali ARCOTRONICS FUEL CELLS Obiettivi di medio periodo ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –

34 GRAZIE ARCOTRONICS FUEL CELLS ARCOTRONICS FUEL CELLS Srl –


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