Materiali alternativi per l’elettrodo nelle celle a combustibile
Le celle a combustibile ad alta temperatura con membrana polimerica come elettrolita (HT PEMFC), che generano elettricità dall’idrogeno attraverso il reforming di gasolio o metanolo, hanno suscitato un notevole interesse. Grazie al loro intervallo di temperature di funzionamento più elevato, tipicamente tra 150 e 180 °C, il loro utilizzo porta a reformer combinati più piccoli ed economici. Un generatore basato su HT-PEMFC potrebbe essere integrato in un veicolo usando i combustibili liquidi disponibili, compresa la benzina e il metanolo. Il progetto ARTEMIS (Automotive PEMFC range extender with high temperature improved MEAs and stacks), finanziato dall’UE, ha migliorato un tale stack di HT-PEMFC con una temperatura di funzionamento di almeno 130 °C per applicazioni automobilistiche. I ricercatori hanno sviluppato dei materiali alternativi per i MEA che saranno integrati in uno stack elettrico HT-PEMFC da 3 kW. I MEA sono basati su membrane costituite da fibre sintetiche con un alto punto di fusione e strati catalitici migliorati. Questi ultimi richiedono un caricamento inferiore e offrono un’elevata efficienza ad alte temperature, oltre a un’elevata tolleranza a inquinanti come ad esempio il monossido di carbonio. Il team di ARTEMIS ha innanzitutto fabbricato i MEA con materiali commerciali di riferimento e ha poi integrato progressivamente i componenti appena sviluppati nei MEA per valutare la loro compatibilità. Essi hanno definito dei protocolli specifici per la caratterizzazione e la convalida di materiali e componenti. I nuovi materiali leggeri hanno dimostrato di mantenere la loro resistenza meccanica, stabilità chimica e conduttività. L’attenzione è stata quindi concentrata sullo sviluppo di membrane polimeriche altamente drogate con acido in aggiunta a supporti e catalizzatori per anodo e catodo in grado di resistere a temperature tra 150 e 180 °C. I ricercatori hanno ottenuto una notevole riduzione dei caricamenti del gruppo del platino nel catalizzatore metallico rispetto a quelli attualmente utilizzati nelle HT-PEMFC. ARTEMIS ha lavorato per affrontare le sfide che le applicazioni automobilistiche delle celle a combustibile devono affrontare, ma ci sono notevoli ricadute positive per i veicoli speciali, la generazione distribuita di elettricità e persino per le unità di elaborazione accelerate. Nuove ricerche e tentativi di sviluppo includeranno delle dimostrazioni nei MEA, in stack, a livello di sistema e di sottosistema.
Parole chiave
Celle a combustibile, assemblati membrana elettrodo, HT-PEMFC, idrogeno, ARTEMIS
