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In Norvegia debutta la cella a combustibile economica alimentata a diesel

Prototipi di SAFC realizzati da SAFCell

Prototipi di celle a combustibile SAFC realizzati da SAFCell (Credits: SAFCell)

L’azienda norvegese Nordic Power System sta sviluppando un generatore diesel particolarmente efficiente e silenzioso, il quale utilizza un nuovo tipo di celle a combustibile per produrre energia elettrica. Per la costruzione del proprio generatore l’azienda ha testato e impiegato con successo una cella a combustibile da 250 W di tipo SAFC (Solid Acid Fuel Cell) prodotta da SAFCell, uno spin-off del Caltech (California Institute of Technology). Le due aziende attualmente stanno lavorando per realizzare insieme un sistema da 1,2 kW, che potrebbe essere utilizzato su larga scala per la cogenerazione domestica ed industriale.

I primi prototipi di celle a combustibile di tipo SAFC sono stati sviluppati circa dieci anni fa: si tratta di una tecnologia ancora in fase di sviluppo, ma che potrebbe in breve tempo diventare una realtà commerciale nel campo della produzione di energia elettrica, in quanto si tratta di dispositivi di costruzione semplice e i cui componenti essenziali (ad esempio gli elettrodi) posso essere realizzati a partire da materiali relativamente economici. Tra i fattori che limitano ancora l’impiego delle Fuel Cell, rendendole di fatto convenienti sono per applicazioni di nicchia (come ad esempio i gruppi di continuità), vi sono, infatti, il loro costo elevato e la difficoltà di reperire o produrre idrogeno con sufficiente grado di purezza.

I nuovi generatori elettrici sviluppati da Nordic Power System producono l’idrogeno gassoso direttamente dal diesel attraverso un processo di steam reforming: il combustibile viene riscaldato, ma non bruciato, e successivamente mescolato con aria e vapor d’acqua, in modo da produrre idrogeno utilizzabile direttamente nella cella a combustibile senza ulteriori processi di purificazione. Le SAFC infatti riescono a  tollerare un notevole grado di impurità nell’idrogeno, e in particolare non risentono della presenza degli elevati tenori di monossido di carbonio tipicamente prodotti dal reforming del diesel, risultando quindi ideali per questo tipo di generatore.

Le SAFC contengono al loro interno acidi solidi (es. CsHSO4), una classe di materiali scoperta nei primi anni ’80 e in grado di condurre gli ioni idrogeno (ovvero i protoni), caratteristica che ne rende teoricamente possibile l’impiego nelle celle a combustibile. Gli acidi solidi, tuttavia, fino a poco tempo fa erano ritenuti inutilizzabili nelle Fuel Cell a causa della loro tendenza a dissolversi nell’acqua, naturale prodotto di reazione tra l’idrogeno e l’ossigeno presenti all’interno del dispositivo. Gli scienziati della Caltech hanno trovato recentemente una soluzione molto semplice ed efficace a questo problema, che consiste nel far lavorare la SAFC ad una temperatura di esercizio non eccessivamente elevata, ma abbastanza alta da trasformare l’acqua in vapore (250°C), il quale non è in grado di dissolvere gli acidi solidi.

L’impiego di queste celle a combustibile potrebbe quindi risolvere un problema cruciale per la diffusione delle Fuel Cell, ovvero la richiesta di alte temperature di esercizio in presenza di impurità dell’idrogeno. Per esempio le Fuel Cell di tipo PEM (Polymer Electrolyte Membrane), già utilizzate nell’industria automotive, e convenienti per le basse temperature impiegate (circa 90°C), risultano molto sensibili alla presenza di impurità nell’idrogeno gassoso, il che ne rende impossibile il funzionamento con idrogeno prodotto direttamente per reforming dal gas naturale o da altri  combustibili come appunto il diesel, senza ulteriori costosi processi di purificazione. In virtù delle basse temperature impiegate, le SAFC risultano inoltre più economiche anche delle celle a combustibile di tipo SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), le quali vengono utilizzate con successo in applicazioni stazionare di grande potenza perché possono tollerare un elevato livello di impurezza dell’idrogeno, ma che operano a 800-1000°C e richiedono quindi l’impiego di materiali costosi, idonei a resistere a queste temperature.

Le Fuel Cell di tipo SAFC, una volta entrate nella fase di commercializzazione, grazie alle economie di scala e all’ottimizzazione di nuovi catalizzatori a basso impiego di platino, potrebbero diventare competitive con numerose altre tecnologie per la produzione energetica. Gli scienziati che studiano questa tecnologia ritengono che essa possa, in tempi rapidi, addirittura arrivare a sostituire le turbine attualmente utilizzate nelle centrali elettriche ad alta efficienza.

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Nanoparticelle in lega di platino per migliorare l’efficienza delle celle a combustibile

Fonte: www.technologyreview.com

Nanoparticelle in lega rame-platino

Nanoparticelle in lega rame-platino

In futuro nelle celle a combustibile potrebbe essere impiegato un nuovo tipo di catalizzatore, che utilizza solo un quinto del platino richiesto attualmente.

Il nuovo materiale, sviluppato dai ricercatori della Università di Huston, della Technical University di Berlino e del Department of Energy’s SLAC National Accelerator Laboratory di Menlo Park, California, è infatti costituito da nanoparticelle  con un nucleo di lega rame-platino e un guscio esterno di platino. Questo catalizzatore, inoltre,  a causa della ridotta distanza tra gli atomi di platino presenti sulla sua superficie, presenta  un’efficienza fino a cinque volte superiore a quella delle nanoparticelle in platino puro.

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