Cos'è la tecnologia delle celle a combustibile?
La tecnologia delle celle a combustibile è l'uso di celle a combustibile per produrre elettricità per alimentare i motori. Le celle a combustibile sono disponibili in una varietà di tipi e ogni tipo può essere utilizzato per alimentare diversi tipi di oggetti, come veicoli di trasporto o generatori di grandi dimensioni. La tecnologia delle celle a combustibile è diventata all'avanguardia della tecnologia energetica come fonte alternativa.
Una cella a combustibile produce elettricità attraverso una conversione di ossigeno e idrogeno in acqua. Attraverso il trasferimento degli elettroni contenuti nell'idrogeno nella cellula, l'elettricità a corrente continua viene creata e diretta verso un motore. Uno dei principali vantaggi dell'utilizzo di celle a combustibile per creare elettricità è che i sottoprodotti del processo sono solo acqua e calore, mentre l'utilizzo di combustibili fossili per l'energia crea inquinamento e rifiuti. Inoltre, una cella a combustibile non deve essere ricaricata fintanto che ha idrogeno e ossigeno per convertirsi in energia, ma non può immagazzinare energia come una batteria.
Esistono cinque tipi principali di celle a combustibile: acido fosforico, carbonato fuso, ossido solido, alcali e membrana a scambio protonico. Ogni tipo è stato utilizzato per alimentare una varietà di oggetti e ognuno ha i suoi vantaggi e le sue carenze per l'uso nella produzione di energia. Sono ancora in corso ricerche su come utilizzare al meglio l'energia prodotta e su come creare modi economici di utilizzare le cellule.
Negli Stati Uniti negli anni '60, le navicelle spaziali Apollo create dalla National Aeronautics and Space Administration (NASA) degli Stati Uniti utilizzavano celle a combustibile alcaline per fornire energia, calore e approvvigionamento idrico all'equipaggio dello spazio. Una cella a combustibile alcalina è il tipo meno costoso di tecnologia per celle a combustibile da produrre e la sua efficienza è di circa il 70 percento. Le celle a combustibile a carbonato fuso sono celle a temperatura estremamente elevata e si sta sviluppando una nuova tecnologia per la loro applicazione in centrali elettriche o per alimentare città o grandi fabbriche. Poiché queste celle possono raggiungere fino a 1.200 ° F (circa 650 ° C), il calore residuo può essere riciclato per un uso energetico.
L'acido fosforico viene utilizzato nella tecnologia delle celle a combustibile per alimentare piccoli generatori in edifici commerciali. Inoltre è stato efficace per alimentare veicoli più grandi, come gli autobus. Le celle a combustibile ad acido fosforico sono state il primo tipo ad essere utilizzato su larga scala commerciale.
Le celle a combustibile con membrana a scambio protonico hanno dimostrato di essere utili per la produzione di energia in auto o in casa. La minore quantità di calore richiesta per queste celle a combustibile consente di utilizzarle più rapidamente e sono più sicure per l'uso intorno ad altre parti meccaniche. Conservare abbastanza idrogeno in un'autovettura per i viaggi a lunga distanza, tuttavia, è stato un impedimento all'utilizzo di celle a membrana a scambio protonico per la tecnologia delle celle a combustibile.
Le celle a combustibile a ossido solido sono un altro tipo di cella che funziona ad alta temperatura e viene utilizzata in generatori di grandi dimensioni. Questi tipi di cellule sono in grado di creare una grande quantità di energia e sono altamente efficienti. Lo svantaggio, tuttavia, è che l'elevata quantità di calore richiesta per produrre l'elettricità richiede a un'azienda di indossare molti schermi di sicurezza e operativi, il che può comportare costi aggiuntivi.
La tecnologia delle celle a combustibile è ancora troppo costosa per fungere da alternativa o sostituzione alle batterie di dispositivi elettronici o dispositivi di piccole dimensioni. La tecnologia continua ad avanzare, tuttavia, soprattutto come fornitura di energia per i veicoli. La pressione dei governi e delle agenzie ambientali ha aumentato l'incentivo a ridurre la dipendenza da combustibili fossili e gas per l'approvvigionamento di energia di un paese e molti si stanno rivolgendo alla tecnologia delle celle a combustibile per soluzioni.