Nuovi materiali per le celle a combustibile delle automobili
Viene generalmente ritenuto che le celle a combustibile giocheranno un ruolo importante nei veicoli del futuro. La tecnologia potrebbe essere complementare allo sviluppo dei veicoli elettrici, aiutando a ampliare in modo significativo la loro autonomia. Tuttavia, densità energetica, costo e durata rappresentano ancora delle sfide chiave per la loro introduzione sul mercato. Il progetto IMPACT (Improved lifetime of automotive application fuel cells with ultra low Pt-loading), finanziato dall’UE, ha risposto a queste sfide migliorando l’assemblato membrana elettrodi (membrane electrode assembly, MEA), che è l’elemento centrale di una cella a combustibile per automobili. I partner del progetto sono riusciti a sviluppare MEA con un carico ultrabasso di Pt, ossia inferiore a 0,2 g per centimetro quadrato. L’impegno degli scienziati di migliorare la stabilità a lungo termine di questi catalizzatori ha avuto successo, dato che gli stack di celle a combustibile erano ancora resistenti dopo 5 000 ore, con tassi di degradazione inferiori a 10 μV l’ora e una densità di potenza del MEA di 1 W per centimetro quadrato. Il team del progetto è riuscito ad aumentare la stabilità elettrochimica del catalizzatore dell’anodo a differenti temperature di funzionamento e tassi di umidità. L’utilizzo di un elettrocatalizzatore del catodo Pt-cobalto ha aiutato a raggiungere gli obbiettivi del progetto relativi alle prestazioni e la stabilità del MEA. Per migliorare le prestazioni, i partner hanno sviluppato membrane dello spessore di 10 μm che sono anche state stabilizzate chimicamente per garantire un’elevata resistenza contro la corrosione e una riduzione del cross-over dell’idrogeno. Sono stati compiuti ulteriori sforzi per sviluppare ionomeri per gli strati catalizzatori. Comprendere i processi di degradazione che si applicano a questi MEA e il rapporto tra degradazione, durata e carico del Pt è risultato essenziale per raggiungere gli obbiettivi del progetto. Grazie a una dettagliata analisi ex sito e in sito dei nuovi materiali sviluppati, il team ha migliorato la conoscenza dei meccanismi di degradazione. IMPACT ha contribuito all’ulteriore miglioramento della durata dei MEA con basse concentrazioni di Pt in condizioni tipiche per il funzionamento automobilistico. La fornitura di MEA a basso carico è fondamentale per la commercializzazione diffusa, poiché il Pt è in gran parte responsabile del costo elevato di questo componente.
Parole chiave
Celle a combustibile, platino, veicoli, IMPACT, assemblato membrana elettrodo, carico di Pt
