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Celle a combustibile
COME FUNZIONANO??
La cella a combustibile e' un generatore elettrochimico in cui, in linea di principio, entrano un combustibile (tipicamente idrogeno) e un ossidante (ossigeno o aria) e da cui si ricavano corrente elettrica continua, acqua e calore . Sono simili alle batterie e quindi come gli altri elementi voltaici, una cella a combustibile e' formata essenzialmente da due elettrodi , catodo ed anodo, e da un elettrolito che permette la migrazione degli ioni. Diversamente che dalle batterie comuni, nella cella a combustibile, la materia attiva viene continuamente rinnovata e quindi la corrente elettrica continua puo' essere erogata indefinitamente se si mantiene l'alimentazione di combustibile e di gas ossidanti.Il combustibile (idrogeno) e i gas ossidanti (ossigeno dato semplicemente dall'aria) lambiscono rispettivamente l'anodo e il catodo (sulle facce opposte a quelle in contatto con l'elettrolito). Data la porosita' degli elettrodi, vengono in questo modo continuamente alimentate le reazioni di ossidazione del combustibile e di riduzione dei gas ossidanti.
Come combustibile possono essere usati oltre all' idrogeno anche il metano e il metanolo ; da questi naturalmente l'idrogeno deve essere estratto con un particolare procedimento. Le celle a combustione possono essere pensate come uno strumento che fa l'inverso dei piu' conosciuti esperimenti dove passando una corrente elettrica attraverso l'acqua si divide in idrogeno e ossigeno.
Un aspetto di importanza fondamentale per le applicazioni delle celle a combustibile, e' rappresentato dal fatto che gli effluenti (acqua e gas esausti), che vanno continuamente rimossi dalla cella, non contengono sostanze inquinanti.
La cella ha struttura piatta a tre strati, di cui quello centrale, compreso fra il catodo e l'anodo, costituisce o contiene l'elettrolito. Alcuni tipi di celle funzionano in orizzontale altre in verticale. In pratica, le superfici affacciate devono avere un'area sufficiente per ottenere intensita' di corrente adeguate alle esigenze applicative. Si puo' cosi' arrivare, in funzione dell'applicazione e della filiera di celle, a superfici dell'ordine del metro quadrato. Le singole celle (caratterizzate da tensioni comprese da mezzo volt a un volt , secondo la tecnologia adottata e il carico elettrico ad essa collegato) vengono sovrapposte una all'altra, collegandole in serie in modo da ricavare una tensione complessiva del valore desiderato. L'impilamento di celle che cosi' si ottiene, forma il cosiddetto stack (o "pila"), che rappresenta la base della sezione elettrochimica. Generalmente un impianto a celle a combustibile e' composto, oltre che dal modulo di potenza (contenente la sezione elettrochimica) anche da un convertitore di corrente (inverter) e di un trasformatore che convertono la corrente continua generata dalla pila in corrente alternata alla tensione e alla frequenza desiderate.
Fonte : http://xoomer.virgilio.it/montagner/funzionamento.htm
Celle a Combustibile: Passo avanti nella ricerca per migliorare l’Efficienza delle celle a combustibile e l’immagazzinamento dell’Energia grazie alle nanotecnologie
E' avvenuto un nuovo positivo sviluppo nel settore delle celle a combustibile per migliorare l'efficienza delle macchine ad energia elettrica. Grazie agli ingegneri del MIT e altre 2 istituzioni si è riusciti a creare un dispositivo di archiviazione dell'energia utilizzando nanoparticelle.
Le nanoparticelle di platino e cobalto sono note per catalizzare alcune reazioni chimiche che avvengono nelle celle a combustibile rendendo tali reazioni fino a 4 volte più veloci. Nessuno finora però aveva capito esattamente il perché. Yang Shao Horn, professore associato al Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Scienza dei Materiali e al Laboratorio di Elettrochimica al MIT ha spiegato che "il processo è poco noto perché reagiscono le nanoparticelle disposte su di una struttura atomica e chimica, quindi di difficile accesso". Ma utilizzando una nuova tecnica nota come Scanning Transmission Electron Microscopy, Shao Horn ed il resto del team hanno individuato le specifiche strutture atomiche che si trovano vicino alla superficie del catalizzatore.
Con queste informazioni e dati alla mano i ricercatori propongono una teoria che spiega il fenomeno, "conoscere la composizione di questa superficie ci aiuterà a progettare migliori catalizzatori per le celle a combustibile". Il team ha spiegato nello studio pubblicato sul Journal of American Chemical Society che queste nanoparticelle sono fino 4 volte più attive perché gli atomi di platino assumono una particolare disposizione rispetto agli atomi di cobalto, rendendo il sistema più efficace nelle reazioni chimiche fondamentali per le celle a combustibile. Il team ha inoltre osservato che "questo lavoro diminuisce i ponti per una migliore comprensione dei processi di elettrocatalisi su scala nanometrica".
FONTE : http://www.genitronsviluppo.com
Link utile : http://web.mit.edu/newsoffice/2008/fuel-cell-1002.html.