La prima cella a combustibile venne costruita nel 1839 da Sir William Grove, un giudice gallese e scienziato gentiluomo. Il serio interesse per le celle a combustibile quale generatore di energia non sorse prima degli anni '60 con i programmi spaziali che adottarono questa tecnologia a scapito del nucleare, di maggior rischio, e del solare, più costoso. Tutti i veicoli spaziali dei programmi Gemini, Apollo e tuttora dello Space Shuttle utilizzano con successo questa tecnologia.

La cella a combustibile è un generatore elettrochimico che viene alimentato da un combustibile (tipicamente idrogeno, alcool o metano) e un ossidante (ossigeno o aria) e da cui si ricavano corrente elettrica continua, acqua e calore. Come tutti gli elementi voltaici, essa è composta essenzialmente da due elettrodi, catodo e anodo, e da un elettrolito che permette la migrazione degli ioni.

Il combustibile e i gas ossidanti lambiscono rispettivamente l'anodo e il catodo sulle facce opposte a quelle in contatto con l'elettrolito. Data la porosità degli elettrodi, vengono in questo modo continuamente alimentate le reazioni di ossidazione del combustibile e di riduzione dei gas ossidanti.

Un aspetto di importanza fondamentale per le applicazioni delle celle a combustibile, è rappresentato dal fatto che gli effluenti (acqua e gas esausti), che vanno continuamente rimossi dalla cella, non contengono sostanze inquinanti.

L'anodo, cioè il polo negativo della cella, ha varie funzioni: conduce gli elettroni che sono liberati dall'idrogeno molecolare in modo che possano venire utilizzati da un circuito esterno, ed ha canali al suo interno per far sl che l'idrogeno gassoso venga equamente disperso sulla superficie del catalizzatore.

Il catodo, che è il polo positivo, ha le stesse caratteristiche in modo da disperdere l'ossigeno sul catalizzatore, inoltre riconduce a quest?ultimo gli elettroni provenienti dal circuito utilizzatore. Tali elettroni, ricombinandosi con gli ioni idrogeno e l'ossigeno, contribuiranno alla formazione dell'acqua.

L'elettrolito è una membrana di scambio di protoni. Questo materiale, appositamente trattato, assomiglia alle pellicole plastiche che si utilizzano in cucina, è in grado di condurre solo ioni carichi positivamente, bloccando anche gli elettroni, che sono negativi.

Il catalizzatore è un materiale che facilita la reazione tra ossigeno e idrogeno. È generalmente una polvere di platino che ricopre finemente una carta o tessuto carbonati. Il catalizzatore è poroso in modo da massimizzare la superficie esposta all'idrogeno e all'ossigeno. La parte ricoperta di platino del catalizzatore è affacciata alla membrana di scambio dei protoni (PEM).

 

Siti internet dedicati alle celle a combustibile

• The Online Fuel Cell Information Center
• Hydrogen Information Network
• Le pile a combustibile
• EcoLab - cultura delle celle a combustibile
• ArgonneNational Laboratory (researching ceramic solid oxide fuel cells, direct methanol PEM fuel cells, high temperature sealant materials for fuel cells, reformers for fuel cells)
• R&D Alliance Network - the Advanced Technology Program (ATP) is run by the U.S. Department of Commerce's National Institute of Standards and Technology (NIST). The Alliance Network has been set up to help organizations apply for the ATP Joint Venture award for collaborative R&D
• California Air Resources Board - mission is to promote and protect public health, welfare and ecological resources through the effective and efficient reduction of air pollutants while recognizing and considering the effects on the economy of the state
• CREST - the Center for Renewable Energy and Sustainable Technology's fuel cell and hydrogen page
• Dr. E's Energy Lab - rounds up the best Web sites for children to learn about energy efficiency and renewable energy
• GREENTIE - Greenhouse Gas Technology Information Exchange (GREENTIE), is an electronic directory that contains information about suppliers of technologies, services, research, and data relevant to the mitigation of greenhouse gases. It is a program of the International Energy Agency, supported by the U.S. Department of Energy and Oak Ridge National Laboratory provides technical assistance
• Hydrogen and the Materials of a Sustainable Energy Future - hydrogen education site hosted by Los Alamos National Laboratory
• Hydrogen InfoNet - information network exploring the various uses of hydrogen.

Ndr: risposta estratta da un articolo di Luca Boarino pubblicato su "Volontari Per Lo Sviluppo". Per la versione integrale dell'articolo in PDF clicca qui.