La creazione di energia pulita, al massimo dell’efficienza, è l’obiettivo di tutti i professionisti che lavorano nel settore della green energy, e in particolar modo della produzione di energia.
Sono sempre di più gli esperti di questo ambito che annunciano che potremmo presto trovarci a utilizzare celle a combustibile per generare energia elettrica per tutti i tipi di oggetti che usiamo ogni giorno. Dispositivi, questi, meglio conosciuti con il termine fuel cell, che permettono di ottenere energia elettrica direttamente da alcuni elementi chimici. Ma cosa sono, e qual è il meccanismo che ne regola il funzionamento?
Cosa sono le fuel cell: definizione, significato e traduzione
Il termine fuel cell, per definizione, identifica qualsiasi dispositivo che utilizza una fonte di carburante, tipicamente l'idrogeno, e un ossidante, al fine di creare elettricità da un processo elettrochimico.
Si tratta di un dispositivo di conversione dell'energia elettrochimica inventato nel 1839 da William Grove per produrre elettricità combinando l’azione di due tra gli elementi più importanti: l’idrogeno, appunto, e l’ossigeno (sebbene, come detto, l’idrogeno resti il carburante di base).
Una fuel cell è diversa dalla maggior parte delle batterie in quanto richiede una fonte continua di carburante e ossigeno, ‘preso’ solitamente dall’aria, per alimentare continuamente una reazione chimica che si ripete in maniera costante, e che appunto deve essere sostenuta in maniera adeguata. La generazione di energia elettrica avviene in modo silenzioso ed efficiente, senza inquinamento, a differenza delle fonti di energia che utilizzano combustibili fossili.
Il termine italiano ‘pila a combustibile’ riesce a essere una traduzione particolarmente efficace della terminologia anglofona, e a riassumerne il significato. È proprio il combustibile, come detto (e come vedremo) ciò su cui si fonda l’intera reazione.
Funzionamento fuel cell, il meccanismo alla loro base
Le fuel cell sono dunque sistemi che utilizzano una reazione chimica per generare l’energia elettrica, grazie a un funzionamento del tutto simile a quello delle ‘classiche’ pile: due elettrodi, l’anodo e il catodo, sono il punto in cui avviene il processo elettrochimico che ha come scopo la produzione energetica; un elettrolita, sostanza che di solito definisce il tipo di cella a combustibile, e può essere composta da una serie di sostanze come idrossido di potassio, carbonati di sale e acido fosforico.
Il meccanismo su cui si basa questo strumento è fondato su un circuito completo, che porterà a dirigere l’elettricità prodotta all'esterno della cella per svolgere il lavoro desiderato. Una cella a combustibile consente all'idrogeno e all'ossigeno di reagire producendo prettamente energia elettrica, con l'acqua pura come unico sottoprodotto.
Tutte le celle a combustibile hanno la stessa configurazione di base, ovvero quella formata da un elettrolita, e due elettrodi; tuttavia, esistono diversi tipi di celle a combustibile, che si distinguono, come anticipato prima, in base principalmente al tipo di elettrolita utilizzato.
Fuel cell Italia, statistiche e opportunità di applicazione
Le celle a combustibile sono uniche in termini di varietà delle loro potenziali applicazioni: possono fornire alimentazione a sistemi grandi come una centrale elettrica e piccoli come un computer portatile. Questo genere di dispositivi può essere utilizzato, nelle industrie, in un'ampia gamma di applicazioni, dal trasporto dei materiali ad applicazioni fisse.
L’Italia rappresenta un centro di eccellenza tecnologica nel settore delle fuel cell, con l’idrogeno che, nello scacchiere energetico nostrano, sta assumendo un peso sempre maggiore, e le previsioni di mercato che disegnano uno scenario piuttosto ottimistico.
Come riporta “Info Build Energia”, i progetti europei finanziati su idrogeno e fuel cell mediante Horizon 2020 in cui si contano partner italiani sono 42. L’obiettivo è quello di raggiungere 3700 autobus a celle a combustibile entro il 2030. Numeri ambiziosi, quelli proposti da H2IT, Associazione Italiana Idrogeno e Celle a Combustibile.
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