Abc energia: cos’è fuel cell

Il meccanismo di utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico. Viene presentata una fuel cell, il funzionamento, i campi di utilizzo e viene motivata la scelta dell’idrogeno come combustibile.

Una fuel cell è un dispositivo che converte l’energia di un
combustibile in elettricità e calore senza utilizzare cicli
termici.

La celle a combustibile consentono di produrre energia elettrica e
acqua calda a partire da idrogeno e ossigeno.

Il processo che avviene al loro interno è esattamente
contrario all’elettrolisi: quando si scinde l’acqua (H2O) in H2 ed
O2 è necessario fornire corrente, invertendo il processo si
produce corrente e acqua.

Le celle a combustibile sono di 5 tipi e impiegate nella produzione
di energia elettrica centralizzata o distribuita, generazione di
calore o trazione. La conversione elettrochimica si basa sull’idea
di spezzare le molecole del combustibile o del comburente in ioni
positivi e elettroni. La scelta dei combustibili è limitata,
perché la reazione risulta spesso bisognosa di una grande
energia di attivazione.

L’idrogeno è un gas in grado di essere ionizzato facilmente,
perché la sua molecola è costituita da due atomi
legati da un legame relativamente debole. ll comburente più
usato è l’ossigeno, abbondante, disponibile gratuitamente in
atmosfera e in grado di reagire con l’idrogeno dando un prodotto
innocuo come l’acqua.

Una cella è composta da due elettrodi separati che, grazie a
specifiche reazioni, consumano fondamentalmente H2 e O2 e producono
acqua, attivando un passaggio di corrente elettrica attraverso
l’elettrolita.

Costruttivamente, le celle sono disposte in serie a formare il
cosidetto “stack”, a loro volta assemblati in moduli per ottenere
generatori della potenza richiesta.

La produzione di idrogeno richiede grandi quantità di
energia (5kWh per produrre 1m3 di H2) e impone che la tecnologia di
conversione venga ottimizzata dal punto di vista economico ed
energetico. L’impiego dell’idrogeno per ridurre le emissioni di CO2
può avvenire solo sfruttando le fonti rinnovabili per la sua
produzione. Ecco che la fuel cell diviene il mezzo per aumentare
l’efficienza energetica delle fonti rinnovabili non programmabili.

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