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Le celle a combustibile: analisi tecnico-economica

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5 che le emissioni prodotte da un tale sistema sono veramente irrisorie. Il problema che verrà qui affrontato è proprio quello di stabilire se queste potenzialità sono sufficienti o no per una commercializzazione delle c.c. ; se queste ultime sono o non sono superiori tecnicamente alle tecnologie concorrenti ; o, ancora, se è possibile prevedere una data indicativa di ingresso nel mercato e, in questo caso, quali saranno le applicazioni che ci si aspetta vengano servite da un sistema a c.c.. Gli stimoli maggiori che hanno portato a questa ricerca derivano proprio dalle prospettive di sviluppo veramente affascinanti : da un lato la costruzione di grandi centrali per la produzione di energia con rendimenti di almeno il 50% e, forse, addirittura il 60%, dall’altro la possibilità di sostituire il motore a combustione interna nel settore dell’autotrazione con un sistema nettamente più efficiente e, soprattutto, ad inquinamento nullo. In mezzo a questi due estremi esistono moltissime altre possibilità di applicazioni intermedie sia per sistemi che utilizzano esclusivamente energia elettrica, sia sistemi che necessitano della cogenerazione. Una gamma così ampia si spiega solo con l’utilizzo di sistemi differenti : infatti, i già citati diversi tipi di cella probabilmente non avranno, eccetto alcuni casi, le stesse applicazioni, ma si rivolgeranno a settori diversi di mercato evitando quindi di farsi concorrenza tra loro e dovendo essere confrontati solo con le tecnologie alternative. Malgrado queste eccellenti prospettive, bisogna notare che le c.c. non sono state ancora sufficientemente studiate ; esiste solo una scarna letteratura di riferimento e solo negli ultimissimi anni sono nate riviste specializzate che tengono costantemente aggiornate le persone interessate sui più recenti risultati ottenuti nei diversi laboratori del mondo (“European Fuel Cell News”). I testi riportati in bibliografia sono gli unici e soli che sono risultati disponibili. Lo stato dell’arte è stato ovviamente tratto solo da quelli più recenti (“Fuel Cell Systems” e “Fuel Cells 2”). Per capire, dunque, le reali potenzialità delle c.c. si è dapprima studiato a fondo il principio di funzionamento (capitolo 1) con un’analisi comparata sui rendimenti di cella e di sistema. Infatti, affinché una c.c. o, meglio, un insieme di celle che costituiscono una pila funzioni correttamente, è necessario l’utilizzo di diversi sistemi ausiliari che variano a seconda del tipo di cella utilizzato. Per questo motivo ciò che va tenuto in considerazione per una corretta analisi non è tanto il rendimento della pila (detta anche modulo di potenza) che può essere effettivamente elevatissimo, ma il rendimento dell’intero sistema che subisce un sostanziale ridimensionamento. Il passaggio chiave è la conversione dei combustibili correntemente disponibili in natura in idrogeno puro o in gas ricco in idrogeno. I livelli di impurità presenti in questo gas riformato devono essere attentamente controllati poiché esistono elementi come lo zolfo o il monossido di carbonio che possono avvelenare o danneggiare gli elettrodi della cella ed impedire, quindi, il verificarsi della reazione elettrochimica. Ed è proprio lo studio dell’elettrocatalisi uno dei settori di ricerca più delicati e più difficili poiché le maggiori perdite per irreversibilità dell’intero processo sono concentrate nei pressi degli elettrodi dove avvengono le reazioni. Un confronto con gli altri sistemi per la produzione di energia evidenzia un altro aspetto particolarmente affascinante : le c.c. non sono limitate nelle loro prestazioni dal rendimento di Carnot. Data la natura elettrochimica del processo, si può pensare di costruire un sistema che funzioni tranquillamente a temperatura
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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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