Fuel cell (caratteristiche e diversi tipi di celle)

Celle a combustibile

1859: nascita della prima fuel cell da parte di Sir William Grove.

I fuel cell: dispositivo elettrochimico che converte energia chimica del combustibile direttamente in energia elettrica donata elettrodi senza impatto ambientale.

Reazione più esotermica e la elettrolisi dell'acqua (non produce neanche scarti).

Le fuel cell non hanno limitazione termodinamica (ciclo di Carnot) inoltre producono energia con minima quantità di inquinamento.

Efficienza teorica del 100%.

(In realtà 50/60%).

L'eliminazione della combustione permette alle fuel cells di produrre energia con minima quantità di inquinanti.

L'efficienza del 90% e l'inquinamento sia minimo.

Efficienza di Carnot

η = 1 - T₂/T₁.

Teoria: efficienza impianto a carbone = 55%.

Realtà: impianto a carbone = 30/40%.

Automobili: 20/30%.

Efficienze dei pannelli fotovoltaici si intascano al 30%.

Le fuel cell hanno molto performanti e molto efficienti (quindi meno comuni).

Funzionamento

Reazione di riduzione al catodo di una soluzione alcalina, sistema elettroestico che chiude il circuito nella movimentazione di ioni e così diretto esterno che chiude genere attraverso membrane perm selective trasferimento diretto di ossigeno chimicamente può essere bloccato galvinica.

Produzione con formazione di energia → maggiore rendimento;

Combustibile e combustente vengono dall'esterno quindi non sono legate ad esaurimento → differenza comune batterie.

Componenti

• Cella - dove avviene la reazione elettrochimica.
• Stack - insieme di celle combinate in parallelo per produrre la potenza necessaria.
• Balance of plant - comprende la gestione dei gas, della corrente e della temperatura.

Celle a combustibile

Fuel cell

1839 → messa a punto della prima fuel cell da parte di Sir William Grove.

Fuel cell → dispositivo elettrochimico che converte energia chimica del combustibile direttamente in energia elettrica donando efficienza e buon impatto ambientale.

Reazione più esotermica → fa elettrolisi dell'acqua (non produce neanche scarti).

Le fuel cell non hanno limitazioni termodinamiche (ciclo di Carnot).

Inoltre producono energia con minime quantità di inquinamento.

Efficienza teorica del 100%.

(In realtà 80/100).

L'eliminazione delle combustioni permette alle fuel cell di produrre energia con minime quantità di inquinanti.

L'efficienza sotto il profilo dell’inquinamento è minima.

Efficienza di Carnot

η = 1 T₂/T₁.

Teorica: efficienza impianto a carbone 55%.

Reale: impianto a carbone 30/40%.

Automobile: 20/30%.

Efficienza del pannello fotovoltaico è intorno al 30%.

Le fuel cell sono molto performanti e molto efficienti (quindi meno comuni).

Funzionamento

Reazione di riduzione al catodo di un ossidante alcalino.

Sistema elettrochimico che chiude il circuito nella movimentazione di ioni e ha diretto elettron che divide mezzo permeabile per elettroni.

Con catalizzazione di ossilatore idronico che può evitare bucatura galvanica enormemente portando alla formazione di energia → maggiori flessibilità.

Il combustibile e combustione vengono dall’esterno, quindi non sono legate ad esaurimento → differenza con le batterie.

Componenti

• Cella → dove avviene la reazione elettrochimica.
• Stack → insieme di celle combinato in parallelo per produrre la potenza necessaria.
• Balance of plant → comprende la gestione dei gas, della corrente e della temperatura.

Cella

Cella — è composta da pozzetti di elettroliti, anodo e catodo.

L’evoluzione della fuel cell

Attenzione alla durata, alla trasibilità e al costo.

L’interfaccia tra materiali deve essere netta, con picchi di dispersione ionica.

Cella

• Anodo — reazione di ossidazione (genera e-).
• Elettrolita — deve consentire la conduzione di ioni.
• Catodo — reazione di riduzione (riceve e-).

C'è bisogno che non vada persa energia a gas reagenti.

Combustibile contenuto dentro la cella: mantenuto in maniera continua.

Perdita di disponibilità di energia.

Cella è un dispositivo di conversione di energia.

Della cella non dipende dalla disponibilità dalle alimentazioni della cella ma dalla scelta dei materiali.

Caratteristiche

• Conversione energetica diretta (no combustione).
• Nessun movimento per conversione di energia.
• Silenzioso (no inquinamento acustico).
• Alto rendimento dimostrato per celle a bassa temperatura.
• Affidabilità elevata dimostrata in celle a bassa temperatura.
• Capacità di reattanza.
• Utilizzatore di combustibili.
• Buone performance e bassi.