La fuel cell ad elettettrolita polimerico (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) è di gran lunga il tipo di cella a combustibile più usato e sul quale viene investito il maggior sforzo in termini di ricerca. I motivi sono dovuti in parte al fatto che attualmente tale tecnologia offre una densità di potenza maggiore di un ordine di grandezza rispetto a qualsiasi altro tipo di fuel cell (con l’unica eccezione della fuel cell alcalina ad uso avanzato in campo spaziale che raggiunge le stesse prestazioni).
La PEMFC usa una membrana ad elettrolita polimerico che conduce gli elettroni dall’anodo al catodo. Il tipo di membrana più comune è la Dupont Nafion® che alla vista sembra un semplice foglio di plastica semitrasparente. Le fuel cells PEM rispondono bene ai cambiamenti nel carico elettrico rendendole molto adatte all’utilizzo nell’ambito dei trasporti leggeri, per la generazione di energia elettrica per utilizzi domestici e nell’ambito della navigazione spaziale. Esse operano a temperature abbastanza basse (70-85°C) e possono avviarsi e raggiungere metà della potenza quasi immediatamente. La piena potenza di erogazione viene raggiunta in circa 3 minuti (comunque molto lentamente in confronto alla erogazione istantanea della batterie tradizionali, o dei motori a combustione).
Nelle PEMFC può venire usato solo idrogeno puro come combustibile se si vuole evitare l’avvelenamento del catalizzatore.Il monossido di Carbonio (CO) è in particolar modo dannoso e facilmente introdotto in seguito a processi di reforming. Lo Zolfo può essere dannoso se non completamente rimosso prima del reforming. Il reformer, che ha il compito di ottenere l’idrogeno necessario ad alimentare la cella, impiega molto più tempo della cella ad attivarsi; quest’ultima quindi deve essere avviata grazie ad idrogeno immagazzinato separatamente. Il processo di avvio così lungo e probabilmente molto frequente incrementa la possibilità di contaminazione dell’idrogeno di alimentazione. Per questo motivo è preferibile utilizzare idrogeno contenuto in un impianto centralizzato di stoccaggio. Qualsiasi Fuel Cell operante a bassa temperatura che produce acqua e che sia soggetta a cicli di congelamento e scongelamento (si pensi ad un auto parcheggiata all’aperto in inverno) vede aumentati i rischi intrinseci di danneggiamento.
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Energia in Pillole è il titolo della serie di mini lezioni sulle energie rinnovabili, il risparmio energetico e cambiamento climatico di IRECon Italia Srl. Ogni numero di Energia in Pillole è pubblicato in esclusiva, con uscite periodiche, sul portale web www.energie-rinnovabili.net
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