Nuovi passi avanti verso una fuel cell polimerica ad alta temperatura
(Rinnovabili.it) – Un nuova ricerca spiana la strada all’idrogeno nei veicoli pesanti. Un gruppo di ingegneri del Los Alamos National Laboratory, negli USA, ha creato infatti una fuel cell polimerica in grado di operare a temperature più alte della norma, adattandosi dunque a nuovi impieghi. Per comprendere, tuttavia, la novità è necessario fare qualche passo indietro.
Le fuel cell polimeriche sono un tipo di cella a combustibile dotate di una membrana a scambio protonico. Chiamati in gergo con l’acronimo PEMFC, questi sistemi sono caratterizzati da temperature operative più basse (da 50 a 100 °C) rispetto ad altre fuel cell. E da una speciale a membrana elettrolitica che conduce selettivamente protoni mentre agisce come isolante elettronico e barriera reagente.
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Tali dispostivi rappresentano degli ottimi candidati per l’alimentazione elettrica di autobus e camion. Tuttavia tra le loro debolezze di vi è ancora una spiccata limitazione della temperatura di esercizio. Per la precisione le membrane impiegate sono destinate a rovinarsi sopra i 90°C. Di conseguenza il oro impiego in mezzi di trasporto pesanti richiederebbe l’aggiunta di radiatori e prese d’aria di grandi dimensioni per evitare il surriscaldamento.
Il problema negli anni ha dato nuovi input alla ricerca di settore. Riuscire a realizzare una fuel cell polimerica ad alte temperature significherebbe non solo ampliarne la gamma applicativa ma che consentire migliori efficienze e densità di potenza.
È in questo contesto che si inserisce la ricerca guidata dal Los Alamos National Laboratory. Gli scienziati hanno sviluppato una nuova PEMFC che opera anche a 160°C. Ed è dotata di una densità di potenza nominale superiore a quella delle migliori celle a combustibile realizzate sino ad oggi.
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Il segreto sta tutto nell’elettrolita. Le tradizionali celle a combustibile membrana a scambio protonico utilizzano acido fosforico come elettrolita. Il team di Los Alamos ha progettato un nuovo composto a base di un polimero fosfonato e un acido perfluorosolfonico. La speciale struttura elettrolitica migliora notevolmente la conduttività protonica, permettendo al dispositivo di raggiungere una potenza nominale di quasi 800 milliwatt per centimetro quadrato a 160°C. Si tratta di un miglioramento del 60 percento rispetto alle controparti. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Energy.