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Celle a combustibile

Definizione

Apparecchiature che utilizzano l’idrogeno per produrre energia elettrica (pila a combustibile, celle a combustione, fuel cell).

Generalità

La cella a combustibile è un generatore elettrochimico in cui l’energia elettrica è prodotta dalla reazione tra un combustibile (l’idrogeno) e un composto gassoso ossidante (l’ossigeno).
Insieme all’elettricità, vengono prodotti anche calore e acqua. Una cella a combustibile è costituita da due elettrodi in materiale poroso, il catodo (polo negativo) e l’anodo (polo positivo). Tra i due poli è posto l’elettrolita, che ha la funzione di condurre gli ioni prodotti da una reazione (quella che avviene all’anodo) e consumati dall’altra (quella che avviene al catodo), chiudendo il circuito elettrico all’interno della cella. La trasformazione elettrochimica è accompagnata da produzione di calore, che è necessario estrarre per mantenere costante la temperatura di funzionamento della cella.
La cella ha una struttura piatta a tre strati: quello centrale, compreso fra il catodo e l’anodo, costituisce o contiene l’elettrolita. Le singole celle vengono sovrapposte l’una all’altra e collegate in serie in modo da ricavare una tensione di corrente del valore desiderato.
Più celle impilate prendono il nome di stack (o “pila”). L’energia elettrica è generata dalla pila in forma di corrente continua successivamente convertita in corrente alternata mediante un inverter. Le celle a combustibile si differenziano a seconda della natura chimica dell’elettrolita e della temperatura alla quale funzionano (bassa-media temperatura tra 60 e 200 °C; alta temperatura fino a 1000 °C).
Le celle a combustibile presentano buone caratteristiche energetiche ed ambientali grazie agli elevati rendimenti elettrici (40-48% riferito al potere calorico inferiore del combustibile per celle a bassa temperatura, fino a oltre il 60% per celle ad alta temperatura), un limitato impatto ambientale, la possibilità di essere utilizzate in cogenerazione.

 

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