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Verso la conversione completa di idrogeno in elettricità

Alcuni scienziati finanziati dall'UE stanno compiendo rilevanti progressi nella ricerca di materiali e sistemi per giungere alla prossima generazione di celle a combustibile a elevata efficienza, con l'obiettivo di convertire l'idrogeno in elettricità ottenendo il 100% di utilizzo del combustibile in singolo stadio.
Verso la conversione completa di idrogeno in elettricità
Le celle a combustibile a ossido solido (SOFC) utilizzano come elettrolita (mezzo conduttivo) una ceramica solida. Si tratta di dispositivi grazie ai quali si profila una conversione di combustibile in elettricità attraverso processi elettrochimici invece che combustivi. La loro efficienza e stabilità sono però limitate da vari fattori.

Le SOFC conduttori protonici o le celle a combustibile a ceramica protonica (PCFC) si servono di un elettrolita conduttore protonico invece di un conduttore ionico di ossido e hanno un potenziale teorico di utilizzo del combustibile pari al 100%. Tuttavia, l'inadeguatezza di stabilità, sinterabilità e conduttività protonica CC degli elettroliti candidati ha costituito un ostacolo allo sviluppo commerciale. Alcuni scienziati hanno avviato il progetto EFFIPRO ("Efficient and robust fuel cell with novel ceramic proton conducting electrolyte") finanziato dall'UE, per impiegare nuovi materiali elettrolitici più stabili tra cui l'ossido di niobio-lantanio (LaNbO4) per migliorare le prestazioni complessive delle PCFC.

Un rigoroso programma di ricerca ha portato a identificare una nuova classe di ceramiche stabili conduttori protonici (ossido di tungsteno-lantanio - LWO) quali migliori conduttori protonici in assoluto. Gli scienziati hanno utilizzato la deposizione laser pulsata (PLD) per realizzare un elettrolita LWO con un supporto poroso di lega metallica e un anodo funzionale di cromito di lantanio drogato con stronzio (LSC). Si trattava della prima struttura PCFC di terza generazione mai riferita ed è stata presentata la richiesta di brevetto.

È probabile che le PCFC svolgeranno un ruolo importante nelle future politiche energetiche, dato le loro potenzialità in termini di elevate efficienze e di funzionamento a temperature intermedie. EFFIPRO ha compiuto i primi passi in questa direzione basandosi su nuove classi di materiali e ha identificato problemi e soluzioni correlati all'applicazione di elettroliti a film sottile e strutture di elettrodi compatibili.

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