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Cella a combustibile
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Cella a combustibile
Tecnica e componenti
 

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Il funzionamento di una cella a combustibile è basato sulla seguente relazione elettrochimica:
H2(g) + ½ O2(g) -> H2O(l)
che comporta la combustione dell’idrogeno gassoso con l’ossigeno gassoso con formazione di acqua.

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
La cella a combustibile è un generatore di corrente, una pila di celle che trasforma l'energia sprigionata dal combustibile in energia elettrica.
L'energia elettrica è prodotta dall'ossidazione dell'idrogeno (H2) in ioni che composti con l'ossigeno presente nell'aria, produce acqua pura (H2O).
L'effettivo funzionamento di una cella a combustibile richiede la realizzazione di un insieme elettridico in grado di catalizzare il processo di ossidazione e/o di riduzione dei reagenti gassosi, assicurando allo stesso tempo il trasporto di elettroni nel circuito esterno e di ioni attraverso l'elettrolita.
I catalizzatori più efficaci per il processo di ossidazione dell’idrogeno sono i metalli nobili – quali il platino, il palladio o il rutenio – mentre per la riduzione dell’ossigeno, oltre al platino e al palladio, possono essere usati, sotto regimi di alta tempratura, il nickel e i suoi ossidi. L’elevato costo di questi catalizzatori, contribuisce a condizionare il costo globale di una cella a combustibile.

ZONA A TRE FASI
Occorre progettare opportunamente l'elettrodo così da assicurare il trasporto dei reagenti gassosi nella zona dove avvengono i processi elettrodici, favorendo contemporaneamente l'uscita dei prodotti.
La progettazione di questa zona a tre fasi è uno degli aspetti critici nel funzionamento di una cella a combustibile, poichè il gas deve venire a contatto con:
a) il substrato solido,
per garantire il contatto con il catalizzatore disperso sulla superficie in modo da favorire lo svolgersi delle reazioni elettrodiche e il contemporaneo trasporto di elettroni nel circuito esterno.
b) l'elettrolita,
per garantire il trasporto di ioni attraverso la cella;

COMBUSTIBILE
L’idrogeno è il combustibile più utilizzato, ma possono essere adoperati anche alcoli o benzine.
Poiché l’idrogeno non è una risorsa naturale è necessario che venga prodotto sfruttando dei processi che includano l’elettrolisi dell’acqua, il cracking o il reforming in corrente di vapore di combustibili organici  quali il gas naturale, il metanolo o gli idrocarburi.
Tra tutti questi processi di sintesi, solamente l’elettrolisi dell’acqua da luogo a idrogeno puro, mentre dagli altri si ottengono miscele in cui l’idrogeno è presente con altri componenti gassosi in genere indesiderati in quanto possono influire sul corretto funzionamento della cella a combustibile.
 

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