Cosa sono e come funzionano le fuel cell rigenerative?
(Rinnovabili.it) – Un unico dispositivo per generare idrogeno verde dall’acqua e utilizzare quello stesso idrogeno per restituire l’elettricità al momento del bisogno. Sono quelle che in gergo vengono chiamate fuel cell rigenerative unitarie, sistemi in grado di operare “avanti e indietro”. Quando la quantità di energia fotovoltaica o eolica supera la domanda di rete, possono attivare la modalità di elettrolisi e “stoccare” quel surplus nell’idrogeno; quando i consumi aumentano, entra in modalità cella a combustibile per immettere in rete elettricità.
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A livello teorico il processo delle tradizionali pile a combustibile è sempre reversibile. Nella pratica, tuttavia, invertire il funzionamento di un apparecchio ottimizzato per il suo compito originale – ossia convertire l’energia chimica dell’idrogeno in energia elettrica – dà pessimi risultati. A migliorarne le prestazioni è oggi un team di scienziati provenienti dal Korea Institute of Science and Technology (KIST) e dalla Seoul National University. I ricercatori hanno risolto una delle difficoltà tecnologiche alla base del funzionamento delle fuel cell rigenerative: la miscelazione di gas e acqua. L’immissione e il drenaggio ripetuti di acqua e gas possono infatti portare all’intrappolamento di residui degli stessi, alternadone l’efficienza.
Questi sistemi devono essere dotati di strati di trasporto porosi bifunzionali che svolgano ruoli contraddittori. Da un lato devono assicurare l’idrofobicità per il drenaggio dell’acqua nella modalità cella a combustibile. Dall’altro l’idrofilia per l’entrata dell’acqua nella modalità elettrolisi.
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I ricercatori hanno messo a punto un nuovo stato di trasporto a base di titanio, ad alte prestazioni e anfifilico, ossia contenente sia un gruppo idrofilo che uno idrofobo. Questo significa che è in grado di funzionare bene sia in modalità elettrolitica (EC) che di pila a combustibile (FC). La nuova fuel cell rigenerativa mostra prestazioni migliorate di 4,3 volte in FC e di 1,9 volte in EC. Inoltre, è stata verificata una stabilità delle prestazioni su 160 ore. I risultati sono stati pubblicati su Science Advances (testo in inglese)