Il sistema CASB utilizza il carbonio come fonte di energia / CASB system uses carbon as energy source

 Il sistema CASB utilizza il carbonio come fonte di energia / CASB system uses carbon as energy source

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Dettagliato nel  Journal of Power Sources ,  si dice che il CASB sia costituito da una cella a combustibile ed elettrolisi a ossido solido (SOFC/EC) in cui il carbonio generato tramite l'elettrolisi di CO 2  viene ossidato con l'aria per produrre energia. Le SOFC/EC possono essere alimentate con CO 2 liquefatta compressa  per costituire il sistema di accumulo di energia, ha affermato il gruppo.

"Simile a una batteria, il CASB viene caricato utilizzando l'energia generata dalle fonti rinnovabili per ridurre la CO 2  in C. Durante la successiva fase di scarica, il C viene ossidato per generare energia", ha affermato il prof. Manabu Ihara di Tokyo Tech.

Poiché il carbonio è immagazzinato in uno spazio ristretto nelle SOFC/EC, la densità energetica del CASB è limitata dalla quantità di carbonio che può contenere. Nonostante ciò, i ricercatori hanno scoperto che il CASB aveva una densità di energia volumetrica più elevata rispetto ai sistemi di stoccaggio dell'idrogeno.

Durante gli esperimenti di carica-scarica il gruppo ha osservato che le trasformazioni tra C e CO 2  erano dovuti a  reazioni Boudouard  caratterizzate da una reazione redox di una miscela di monossido di carbonio (CO), CO 2  e C. In particolare, durante la fase di carica, C era depositato sull'elettrodo tramite la riduzione elettrochimica di CO 2  e la riduzione di CO tramite la decomposizione di Boudouard. Durante la fase di scarica, il C è stato ossidato a CO e CO 2  rispettivamente tramite la reazione di gassificazione di Boudouard e l'ossidazione elettrochimica. I ricercatori hanno scoperto che l'utilizzo di C per la generazione di energia del CASB dipendeva dall'equilibrio tra C, CO 2, CO, noto come equilibrio di Boudouard.

Secondo Tokyo Tech, il sistema CASB ha utilizzato la maggior parte del carbonio depositato sull'elettrodo per la generazione di energia, dimostrando un'efficienza coulombiana dell'84 percento, indicando che la maggior parte dell'energia immagazzinata può essere ottenuta durante la fase di scarica. Ha anche mostrato una densità di potenza di 80 mW/cm 2  ed un'efficienza di carica-scarica del 38% che è stata sostenuta in 10 cicli di carica-scarica. Ciò ha suggerito che non si è verificata alcuna degradazione dell'elettrodo del combustibile.

"Rispetto ai sistemi di stoccaggio dell'idrogeno, il sistema CASB dovrebbe avere una dimensione del sistema più piccola e una maggiore efficienza del sistema", ha affermato il prof Ihara. Il loro nuovo sistema potrebbe gettare le basi per sistemi di stoccaggio dell'energia del carbonio compatti ed efficienti che potrebbero funzionare insieme alle fonti di energia rinnovabile, ha aggiunto il gruppo.

ENGLISH

Researchers at the Tokyo Institute of Technology have developed CASB (carbon/air secondary battery), an alternative electric energy storage system that utilises carbon (C) instead of hydrogen. 

Da:Detailed in Journal of Power Sources, the CASB is said to consist of a solid-oxide fuel and electrolysis cell (SOFC/ECs) where carbon generated via electrolysis of CO2 is oxidsed with air to produce energy. The SOFC/ECs can be supplied with compressed liquefied CO2 to make up the energy storage system, the team said.

“Similar to a battery, the CASB is charged using the energy generated by the renewable sources to reduce CO2 to C. During the subsequent discharge phase, the C is oxidised to generate energy,” said Prof. Manabu Ihara from Tokyo Tech.

As the carbon is stored in a confined space in the SOFCs/ECs, the energy density of the CASB is limited by the amount of carbon it can hold. Despite this, the researchers found that the CASB had a higher volumetric energy density compared to hydrogen storage systems.

During charge-discharge experiments the team observed that the transformations between C and CO2 were due to Boudouard reactions characterised by a redox reaction of a mixture of carbon monoxide (CO), CO2 and C. Specifically, during the charging phase, C was deposited on the electrode via the electrochemical reduction of CO2 and the reduction of CO via the Boudouard decomposition. During the discharge phase, the C was oxidised to CO and CO2 via the Boudouard gasification reaction and electrochemical oxidation respectively. The researchers found that the C utilisation for energy generation of the CASB depended on the equilibrium between C, CO2, CO, which is known as the Boudouard equilibrium.

According to Tokyo Tech, the CASB system utilised most of the carbon deposited on the electrode for energy generation, demonstrating a Coulombic efficiency of 84 per cent, indicating that most of the stored energy can be obtained during the discharge phase. It also showed power density of 80mW/cm2 and a charge-discharge efficiency of 38 per cent that was sustained over 10 charge-discharge cycles. This suggested that no degradation of the fuel electrode occurred.

“Compared to hydrogen storage systems, the CASB system is expected to have a smaller system size and higher system efficiency”, said Prof Ihara. Their new system could lay the foundation for compact and efficient carbon energy storage systems that could work alongside renewable energy sources, the team added.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/casb-tokyo-tech-boudouard/