FUNZIONAMENTO FUEL CELL

 FUNZIONAMENTO FUEL CELL

Come visto in un articolo precedente, la Cella a Combustibile è un dispositivo elettrochimico in grado di convertire l'energia chimica, derivante dalla reazione tra Idrogeno e Ossigeno, in energia elettrica, producendo come scarto acqua. In questo post andremo ad analizzare il principio di funzionamento, ideato da William Grove e poi sviluppato ulteriormente da Francis Bacon.

Il principio di funzionamento oltre a non essere limitato dal Ciclo di Carnot, non si basa, come per i motori termici tradizionali, su un ciclo termico, ma bensì su una reazione elettrochimica in grado di fornire energia elettrica continua finché vi sono reagenti sufficienti:

                                                                          H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l)

Andando più nel dettaglio, come si nota in figura, la cella è composta da due elettrodi, rispettivamente anodo (negativo) e catodo (positivo), separati dai rispettivi setti porosi, necessari per permettere il passaggio di ioni; infine al centro vi è l'elettrolita (un acido), necessario affinché gli ioni H+ passino dall'anodo al catodo. Il combustibile, ovvero l'idrogeno gassoso H2(g), fornito all'anodo, si ossida in ioni H+ liberando elettroni, tramite la reazione anodica (figura 1); Gli elettroni fluiscono nel circuito esterno andando a fornire un continuo apporto di energia elettrica per poi, successivamente, fluire nel catodo: qui, il comburente, ovvero l'ossigeno gassoso O2(g) ottenuto dalla reazione di riduzione dell'aria, reagisce con gli elettroni e gli ioni H+ andando a produrre acqua (H20) secondo la reazione catodica (figura 1). La reazione elettrochimica (ovvero la reazione complessiva in figura 1) continua a ripetersi finchè combustibile e comburente sono forniti in quantità sufficienti, prestando attenzione ad estrarre il calore prodotto dalla reazione per mantenere la temperatura costante.

                                                                                  FIGURA 1 - FUNZIONAMENTO FUELL CELL

FONTI:

-(Treccani 2021): Celle a combustibile, https://www.treccani.it/enciclopedia/celle-a-combustibile_%28Enciclopedia-della-Scienza-e-della-Tecnica%29/ 

-(Wikipedia 2021 en.): Fuel Cell, https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell

-(Scullino 2015): Davide Scullino, Fuel Cells, Albino IT: Sandit Libri, 2015.

-(Nicolini 2017): Andrea Nicolini, Celle a combustibile, Perugia IT: Ciriaf PDF, 2017.