Nuovi materiali per celle a combustibile a metanolo efficienti ed economiche
Nell’ambito del progetto DURAMET (Improved durability and cost-effective components for new generation solid polymer electrolyte direct methanol fuel cells) scienziati finanziati dall’UE hanno sviluppato dei componenti per ridurre i costi dello stack e migliorare le prestazioni e la durata. Le applicazioni bersaglio sono i generatori portatili e le unità di potenza ausiliaria (APU) per l’uso stazionario e mobile. Per caratterizzare adeguatamente i nuovi materiali e prodotti, gli scienziati hanno sviluppato degli esperimenti di invecchiamento accelerato e dei protocolli di test. Questi sono ora disponibili al pubblico attraverso il sito web del progetto. I ricercatori hanno sviluppato nuove membrane efficienti in termini di costi per il funzionamento sia ad alte che a basse temperature. Le nuove membrane possiedono un’elevata conduttività protonica, un basso cross-over del metanolo e stabilità in un’ampia gamma di temperature. Le attività dei ricercatori hanno incluso la preparazione della membrana, la caratterizzazione ex situ e il passaggio su scala industriale delle formulazioni della membrana più promettenti per il collaudo dello stack. Elettrocatalizzatori potenziati con una migliore cinetica elettrodica hanno ridotto la degradazione, i costi e il contenuto di costosi metalli nobili. Gli elettrocatalizzatori compositi dell’anodo appena sviluppati hanno migliorato le prestazioni approssimativamente del 20-30 % rispetto ai catalizzatori commerciali. Risultati simili sono stati raggiunti con i materiali catalizzatori del catodo. Un lavoro di modellazione è stato effettuato allo scopo di guidare la ricerca e l’ottimizzazione delle migliorate formulazioni degli assemblati membrana elettrodi e delle condizioni di funzionamento dello stack. Due tipi di piccoli stack sono stati progettati e testati: una configurazione monopolare che funziona a basse temperature in una modalità passiva per applicazioni portatili e una configurazione bipolare per il funzionamento ad alte temperature per le APU. Le potenze in uscita di entrambi gli stack hanno superato gli obbiettivi del progetto. I ricercatori hanno inoltre effettuato uno studio per l’analisi dei costi allo scopo di valutare in che modo i miglioramenti ai materiali dei componenti possono influire sulla produzione di massa degli stack di celle a combustibile. Offrendo una fornitura conveniente e stabile di energia, le celle a combustibile a metanolo diretto sembrano essere un sostituto molto promettente della batteria per le applicazioni portatili e i dispositivi di dimensioni ridotte. Le industrie automobilistiche possono inoltre montare delle APU affidabili e convenienti su veicoli speciali e camion che saranno più competitive in confronto alle APU basate su piccoli generatori diesel. Le scoperte del progetto sono state divulgate mediante il sito web del progetto, pubblicazioni, conferenze, workshop e un opuscolo.
Parole chiave
Celle a combustibile, celle a combustibile a metanolo diretto, energia portatile, generatori ausiliari, elettrocatalizzatori
