Studio del fotovoltaico bifacciale operante in esterna e valutazione dello stoccaggio di energia attraverso la produzione di idrogeno e ammoniaca.

Con l'aumento della popolazione mondiale e la conseguente richiesta di energia, gli effetti dannosi sull'ambiente derivanti dal consumo di combustibili fossili non può più essere trascurato. Le fonti energetiche rinnovabili costituiscono un modo per costruire un futuro sostenibile e pulito favorendo la crescita economica. Tra le fonti energetiche rinnovabili, l'energia solare è la più promettente considerando in grande flusso di fotoni che arrivano sulla Terra, ed attualmente esistono sul mercato diverse tecnologie fotovoltaiche in grado di convertire questa energia in elettricità. Tra queste, il fotovoltaico bifacciale rappresenta una tecnologia promettente per il futuro sviluppo del e. Celle solari bifacciali in silicio mostrano i migliori risultati in termini di resa energetica e potenza erogata. La prima parte di questa dissertazione sarà divisa in due sezioni: la realizzazione di un modello matematico previsionale e la caratterizzazione elettrica di due minimoduli bifacciali in un campo prova. I risultati principali mostrano come la capacità peculiari della cella solare bifacciale garantisce potenza extra rispetto alla cella standard monofacciale potendo contare sulla raccolta della luce anche dal lato rivolto verso il terreno e come le variabili ambientali influenzino le prestazioni elettriche, in particolare la temperatura e lo spettro solare. La variabilità intrinseca della produzione di energia da fonti rinnovabili richiede sistemi di conversione dell'energia e relativo accumulo. Pertanto, è cruciale sviluppare un processo in grado di produrre un vettore energetico che possa convertire l'elettricità in sostanze chimiche o altre forme di energia adatte allo stoccaggio. Pertanto, nella seconda parte della dissertazione, il focus è centrato sulla produzione di idrogeno tramite un elettrolizzatore a membrana a scambio protonico e di ammoniaca tramite riduzione elettrochimica di azoto gassoso. Inoltre, si è valutato l’accoppiamento con i sistemi fotovoltaici discussi in nella prima parte della tesi. I risultati ottenuti confermano un'ottima accoppiate tra i moduli solari bifacciali e l'elettrolizzatore a membrana a scambio protonico. Il sistema ha dato risultati positivi con 4.2 gr di H2 h−1m−2 di produzione ed un’efficienza, da solare a idrogeno, del 13,5 %. Infine, sono stati caratterizzati e testati catalizzatori a base di ferro e suoi ossidi per la riduzione elettrochimica dell’azoto gassoso in ammoniaca. Gli elettrodi ricoperti di nanoparticelle presentano un’elevata area attiva e hanno mostrato un'eccellente attività catalitica per la reazione di riduzione dell'azoto, con un'efficienza faradaica del 15% e una produzione massima di ammoniaca di 85μgmg−1cat h−1.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2023

Author dc:creator

• LEONARDI, MARCO

Contributors dc:contributor

• GRIMALDI, Maria Grazia

• Photovoltaics, Silicon, Hydrogen, Ammonia, Electrolysis , Modelling , Nanostructures
• Fotovoltaico, Silicio, Idrogeno, Ammoniaca, Elettrolisi , Modelizzazione , Nanostrutture

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/582175

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/582175