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Le celle a combustibile: analisi tecnico-economica

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4 INTRODUZIONE Nel 1839 un certo signor William Grove, arrangiandosi con degli elettrodi di platino, una soluzione di acido solforico molto diluito come elettrolita, e utilizzando idrogeno e ossigeno come reagenti, registrò un passaggio di corrente continua nel circuito esterno. Era la prima cella a combustibile (che, per brevità, d’ora in avanti verrà indicata con c.c.). Si può dire che Grove riconobbe subito sia le potenzialità sia i problemi di un tale dispositivo e, quindi, furono già da allora evidenziati validi motivi sia per lo sviluppo sia per l’abbandono di questa tecnologia. In effetti, uno dei problemi maggiori è quello di ottenere un contatto a tre fasi tra l’elettrolita (liquido), il combustibile o l’ossidante (gassosi) e l’elettrodo (solido), che permetta il verificarsi della reazione elettrochimica. Questa è anche la ragione per cui sono stati sviluppati dei progetti di cella che utilizzano un elettrolita solido, facilitando quindi la gestione del sistema che implica un contatto con sole due fasi (due i sistemi realizzati : celle ad ossido solido funzionanti ad alta temperatura e celle a polimero solido, a bassa temperatura). Per quanto riguarda i vantaggi delle c.c., Grove osservò che se l’idrogeno veniva sostituito da altri combustibili più facilmente disponibili in natura, le c.c. potevano diventare un efficientissimo sistema per la produzione di energia elettrica. I contributi che vennero dati alle c.c. nel secolo scorso furono veramente sporadici : una citazione merita un certo Vergnes che, nel 1860, utilizzò come elettrodo il coke rivestito di platino poroso guadagnandosi il primo brevetto sulle c.c. della storia. Solo nel 1902, 63 anni dopo l’invenzione delle celle acide, apparve la prima c.c. alcalina che usava come elettrolita una soluzione acquosa di idrossido di potassio. Nello stesso periodo possiamo trovare la prima cella del tipo a membrana (a polimero solido), quella del tipo ad ossido solido e, infine, anche il primo prototipo di celle a carbonati fusi (celle che utilizzano come elettrolita dei carbonati ad alta temperatura che, pertanto, risultano allo stato liquido). Tuttavia, i problemi tecnici soprattutto riguardanti i materiali più adatti da utilizzare, non consentirono di raggiungere risultati di rilievo ; per quel tempo (ma, forse, questo vale in parte anche oggi), le c.c. venivano considerate tanto promettenti quanto problematiche. Dopo un periodo di relativa stagnazione, una grande spinta allo sviluppo delle c.c. si ebbe negli anni ’60 quando si registrò la prima applicazione pratica delle c.c. nelle missioni spaziali (Apollo). E’ tuttavia doveroso notare che in questo caso non c’erano né problemi di costo, né problemi di durata elevata che, per applicazioni diverse da quella spaziale, risultavano allora ancora insuperabili. L’effetto fu comunque quello di pubblicizzare questa “nuova” tecnologia e stimolare nuovi progetti di ricerca. Un ulteriore stimolo si è avuto nel corso degli anni ’70 quando, a causa dell’aumento del costo dell’energia, veniva dedicata maggiore attenzione verso tutti i sistemi che potevano produrre energia con elevati rendimenti. Infine, negli ultimi anni e soprattutto nei paesi più industrializzati, una sempre crescente enfasi viene posta sulla questione ambientale. Questo determinerà un aumento delle potenzialità delle c.c. visto
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Le celle a combustibile: analisi tecnico-economica

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Informazioni tesi

  Autore: Alberto Barbero
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 1994-95
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria gestionale
  Relatore: Renato Lazzarin
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 155

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Parole chiave

cella a combustibile
elettrochimica
fuel-cell
idrogeno

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