Cos'è fuel cell?

Celle a Combustibile: Una Panoramica

Le celle a combustibile sono dispositivi elettrochimici che convertono l'energia chimica di un combustibile e di un ossidante in energia elettrica attraverso una serie di reazioni redox. A differenza delle batterie, le celle a combustibile richiedono un rifornimento continuo di combustibile (come l'idrogeno o il metanolo) e ossidante (generalmente ossigeno) per mantenere la reazione e produrre elettricità.

Principi di Funzionamento:

Una cella a combustibile tipica è composta da un anodo, un catodo e un elettrolita. Il combustibile viene alimentato all'anodo, dove viene ossidato. L'ossidante viene alimentato al catodo, dove viene ridotto. Gli ioni migrano attraverso l'elettrolita dall'anodo al catodo, o viceversa, completando il circuito elettrico. Questo flusso di ioni, combinato con il flusso di elettroni attraverso un circuito esterno, genera corrente elettrica.

Componenti Chiave:

• Anodo: L'elettrodo dove avviene l'ossidazione del combustibile (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Anodo%20Cella%20a%20Combustibile).
• Catodo: L'elettrodo dove avviene la riduzione dell'ossidante (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Catodo%20Cella%20a%20Combustibile).
• Elettrolita: La sostanza che permette il trasporto degli ioni tra l'anodo e il catodo (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Elettrolita%20Cella%20a%20Combustibile). La natura dell'elettrolita determina il tipo di cella a combustibile.
• Catalizzatori: Materiali che accelerano le reazioni di ossidazione e riduzione agli elettrodi (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Catalizzatori%20Cella%20a%20Combustibile).

Tipi di Celle a Combustibile:

Esistono diversi tipi di celle a combustibile, classificati principalmente in base al tipo di elettrolita utilizzato:

• Celle a Combustibile a Membrana a Scambio Protonico (PEMFC): Usano una membrana polimerica come elettrolita (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/PEMFC). Sono adatte per applicazioni a bassa temperatura.
• Celle a Combustibile ad Acido Fosforico (PAFC): Usano acido fosforico liquido come elettrolita (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/PAFC). Operano a temperature moderate.
• Celle a Combustibile a Carbonati Fusi (MCFC): Usano un elettrolita a carbonati fusi (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/MCFC). Operano ad alte temperature.
• Celle a Combustibile ad Ossidi Solidi (SOFC): Usano un elettrolita a ossido solido (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/SOFC). Operano a temperature molto elevate.
• Celle a Combustibile Alcaline (AFC): Usano un elettrolita alcalino (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/AFC).

Vantaggi:

• Alta efficienza rispetto ai motori a combustione interna (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Efficienza%20Celle%20a%20Combustibile).
• Basse emissioni (in particolare se alimentate a idrogeno).
• Funzionamento silenzioso.
• Scalabilità per diverse applicazioni.

Svantaggi:

• Costo elevato (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Costo%20Celle%20a%20Combustibile).
• Problemi di durata e affidabilità.
• Necessità di infrastrutture per la produzione e la distribuzione del combustibile, in particolare l'idrogeno (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Infrastrutture%20Idrogeno).
• Sensibilità ad alcuni contaminanti nel combustibile.

Applicazioni:

Le celle a combustibile trovano applicazioni in una vasta gamma di settori, tra cui:

• Trasporti: Veicoli elettrici a celle a combustibile (automobili, autobus, treni) (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Veicoli%20Celle%20a%20Combustibile).
• Energia stazionaria: Alimentazione di edifici, ospedali e altre strutture (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Energia%20Stazionaria%20Celle%20a%20Combustibile).
• Elettronica portatile: Alimentazione di laptop, telefoni cellulari e altri dispositivi (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Elettronica%20Portatile%20Celle%20a%20Combustibile).
• Applicazioni militari e spaziali: Alimentazione di apparecchiature e sistemi in ambienti difficili.

Ricerca e Sviluppo:

La ricerca e lo sviluppo nel campo delle celle a combustibile sono focalizzati su:

• Riduzione dei costi.
• Miglioramento della durata e dell'affidabilità.
• Sviluppo di materiali più efficienti ed economici.
• Sviluppo di nuove architetture di celle a combustibile.
• Sviluppo di infrastrutture per la produzione e la distribuzione di idrogeno.

Le celle a combustibile rappresentano una promettente tecnologia per la produzione di energia pulita e sostenibile, con un potenziale significativo per contribuire alla riduzione delle emissioni di gas serra e alla diversificazione delle fonti energetiche.