Idrogeno e Celle a combustibile

Riassunto

Uno sforzo significativo di ricerca viene intrapreso verso l’uso dell’idrogeno, principalmente associato con le celle di combustibile, e verso l’uso di motori elettrici (o anche motori a combustione interna). Usare l’idrogeno, invece che bruciare combustibili fossili consente di evitare la produzione di CO2. Tuttavia l’idrogeno non è una fonte primaria di energia, ma piuttosto un mezzo di immagazzinamento di energia ed esso deve essere prodotto usando energia da altre fonti. Sebbene la sua produzione non riduca necessariamente la dipendenza dai combustibili fossili, gli sviluppi delle tecnologie basate sull’idrogeno possono rappresentare un importante contributo verso la diffusione di un’energia pulita.

La Storia

Sir William Robert Grove (1811-1896) sviluppò due celle elettrochimiche (batterie) : la prima cella era fatta di zinco in acido solforico diluito e di platino in acido nitrico concentrato, separati da un contenitore poroso, e che venne praticamente utilizzata per il primo telegrafo Americano, mentre la seconda cella, “una batteria voltaica a gas” fu l’antenata delle moderne celle a combustibile. E’ per questo motivo che Grove è conosciuto come il “Padre della cella a combustibile”.

Sir William Robert Grove, il"Padre della Cella a Combustibile " (1811-1896).

William Grove produsse la prima cella a combustibile nel 1839. Egli basò il suo esperimento sul fatto che l’invio di corrente elettrica attraverso l’acqua divide l’acqua nelle sue parti componenti di idrogeno e di ossigeno. Così Grove cercò di riversare la reazione, combinando idrogeno ed ossigeno per produrre elettricità ed acqua. Questo è il principio alla base di una semplice cella a combustibile. Il termine “Cella a combustibile” fu coniato più tardi, nel 1889 da Ludwig Mond e da Charles Langer, che tentarono di costruire il primo strumento concreto che usasse l’aria e gas di carbone industriale. Le celle a combustibile ebbero inizio quando William Grove immerse due strisce di platino – circondate da tubi chiusi che contenevano idrogeno ed ossigeno in un elettrolita acido (vedi nella foto sottostante lo strumento di Grove). La cella a combustibile originaria di Grove utilizzava acido solforico diluito, perchè la reazione dipende dal Ph quando si fa uso di un elettrolita acquoso.

Lo schema di una cella a combustibile, pubblicato da Grove in uno dei primi documenti riguardanti una cella a combustibile operante. (Philosophycal Magazine, 1839).

La prima cella a combustibile divenne il prototipo per la cella a combustibile ad acido fosforico (CCAF) , che ha avuto un più duraturo periodo di sviluppo di tutte le alter tecnologie a cella di combustibile. Sfortunatamente, fu ostacolato dall'incongruenza delle prestazioni delle celle a combustibile (caratteristica comune delle celle di oggi) ma si rese conto dell'importanza dell'interazione dei tre componenti (reagente, elettrolita e platino) al fine di generare energia. Profuse molte energie nella ricerca di un elettrolita che riuscisse a produrre una corrente più stabile. Riuscì a trovare diversi tipi di elettrolita per generare corrente, tuttavia senza raggiungere risulati coerenti. Dal punto di vista commerciale, notò la potenzialità delle celle a combustibile qualore l'idrogeno avesse sostituito il legno ed il carbone come vettore energetico.

Reperibilità dell’Idrogeno

La maggiore limitazione delle celle a combustibile oggigiorno è dovuta al fatto che l’idrogeno, nonostante la sua ubiquità nell’universo (è presente praticamente dappertutto), sia difficile da ottenere in grandi quantità ed in maniera economica, e nella maggior parte dei casi la sua produzione non riduce la dipendenza dai combustibili fossili. In altre parole l’idrogeno non è una fonte primaria di energia: è semplicemente un mezzo per immagazzinare l’energia e deve essere prodotto utilizzando energia da altre fonti. Ulteriori problemi sono associati con il suo stivaggio a bordo.

A causa di questi aspetti il ricorso estensivo all’idrogeno ed alle celle a combustibile può essere solo considerato come un’alternativa a lungo termine alle attuali auto.

Link

http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/history/grove.htm
http://www.gmi.edu/~altfuel/fcback.htm

Inizio Pagina - Modulo Precedente - Modulo Successivo