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Cogenerazione

Celle a combustibile

Fuel cell: energia chimica per produrre direttamente energia elettrica e calore

Le celle a combustibile (o fuel cells), che possono essere considerate un’evoluzione delle comuni batterie, sono una delle tecnologie più adatte alla cogenerazione di piccola taglia e alla microcogenerazione.

Le celle a combustibile trasformano energia chimica direttamente in energia elettrica e calore, senza passare attraverso processi di combustione e senza utilizzare energia meccanica.

Tutto il processo avviene senza alcun rumore o vibrazione; questo rende le celle a combustibile le macchine ideali per tutte le applicazioni, comprese quelle residenziali.


Microcogeneratore con celle a combustibile installato presso un edificio residenziale

Come funzionano

La struttura fondamentale di una cella a combustibile è fatta di tre strati: l’anodo, l’elettrolita e il catodo.

Con l’ingresso di idrogeno (combustibile) e ossigeno (comburente) all’interno della cella, si produce nell’elettrolita una reazione chimica che genera corrente elettrica e calore. Il prodotto di scarto della reazione è vapore acqueo e quindi le emissioni inquinanti risultano praticamente azzerate.

 

Le celle a combustibile possono essere di diverso tipo, e vengono classificate in base all’elettrolita utilizzato: a membrana polimerica, ad acido fosforico, a carbonati fusi oppure ad ossidi solidi.

Le uniche celle a combustibile ad aver raggiunto una certa maturità tecnologica e commerciale sono le celle ad acido fosforico (conosciute anche con la sigla PAFC), che vengono utilizzate esclusivamente in cogeneratori ad alta efficienza.

I campi di applicazione delle celle a combustibile sono moltissimi: oltre che negliimpianti di cogenerazione, trovano spazio tra l’altro su automobili, apparecchi elettrici portatili, motori spaziali e navali.

Quali fonti utilizzano?

L’idrogeno è al momento il principale combustibile utilizzato nelle fuel cells.

Il problema dell'idrogeno è di non avere pressoché alcuna diffusione. Attraverso particolari processi di reforming, combustibili come il gas naturale possono essere trasformati in gas ad alto contenuto di idrogeno e quindi utilizzati nelle celle a combustibile.

Vantaggi

• funzionamento con diversi tipi di combustibile

• emissioni azzerate o comunque ridotte, in caso di utilizzo di idrogeno

• alti rendimenti anche per i piccoli impianti

• silenziosità e assenza di vibrazioni


Svantaggi

• molte tecnologie ancora a livello pre-commerciale

• costo elevato d'investimento

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