Un nuovo materiale per pile a combustibile più economiche
Le piastre bipolari (BP) sono un componente chiave dei sistemi di pila a combustibile con membrana a scambio protonico (PEMFC); rappresentano circa l'80 % del loro volume. Rendendole solide, ma più sottili e più leggere, si risparmierebbe notevolmente sui costi delle PEMFC e si potrebbero acquisire più facilmente quote più ampie del mercato di massa. I finanziamenti erogati dall'UE al progetto ELECTROCHEM ("Fuel cell stack assembly and diagnostics") hanno consentito agli scienziati di ricercare modalità per ridurre le dimensioni, il peso e il costo dello stack. L'attenzione si è concentrata sulla riduzione dei costi con materiali esistenti e sullo sviluppo di nuove tecnologie di produzione che dovrebbero migliorare il rendimento e la qualità. Il lavoro si è indirizzato allo sviluppo di BP da grafite espansa. Gli scienziati hanno caratterizzato materiali di grafite con resina in relazione alle loro proprietà meccaniche, alle conduttività elettriche, alla resistenza alla corrosione e agli angoli di contatto. I materiali compositi sono stati preparati tramite stampaggio per compressione e vulcanizzazione. Rispetto alle BP realizzate con materiali disponibili in commercio, quelli compositi di grafite hanno evidenziato un livello superiore di resistenza dei materiali e conduttività elettrica e una minore resistività elettrica e rigidità. Inoltre, sono risultati più sottili e leggeri. Le piastre fabbricate sono state anche caratterizzate in termini di prestazioni elettrochimiche in un ambiente di pila a combustibile, in conformità ai protocolli di sperimentazione sulle pile a combustibile. Gli scienziati hanno eseguito le misurazioni in un assemblato membrana-elettrodi (MEA). Grazie a uno spessore di BP di circa 1,5 mm, sono riusciti a ottenere prestazioni addirittura di 1 W/cm2. Per ottenere 100 W di potenza netta, sono stati necessari almeno 25 MEA. ELECTROCHEM è stato utile alla Turchia nel suo percorso di acquisizione di tecnologie relative all'energia basata sull'idrogeno. Ha anche consentito all'istituto partner di aumentare ulteriormente la sua capacità, testando e caratterizzando non solo le BP, ma anche altri materiali PEMFC. Dovrebbe quindi contribuire a ulteriori progressi nella ricerca futura su pile a combustibile e materiali.
Parole chiave
Pila a combustibile, piastra bipolare, pila a combustibile con membrana a scambio protonico, assemblato di stack di pile, diagnostica, grafite espansa, materiale composito, conduttività elettrica, resistività, prestazioni elettrochimiche, assemblato membr
