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Cosa sono? Celle PEM (Proton Exchange Membrane, PEFC), dette anche SPFC (Solid Polymer FC, celle a elettrolito polimerico solido): sono dotate di una membrana a scambio di protoni su cui sono depositati gli elettrodi (temperatura media di esercizio: 60-120 °C). In questo tipo di celle la soluzione elettrolita contiene H+ ioni. Questi H+ ioni sono la base del meccanismo di reazione della cella.
Quale combustibile??
L'unico carburante consentito e' l'idrogeno, gli idrocarburi possono essere utilizzati ma il loro reform deve essere fatto perfettamente. Una piccola quantita' di monossido di carbonio nella cella e' un veleno permanente per il catalizzatore
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Quale Efficenza hanno?
Generalmente lavorano ad una temperatura di esercizio di 90°C e questo permette di usare anche materiali poco costosi. Sfortunatamente queste basse temperature sono vicine alla temperatura ambiente e questo e' un problema perche' non si riesce a disperdere il calore in eccesso.
E' richiesto un catalizzatore per avviare la reazione a queste base tempearture; agli inizi veniva usato il Platino ma il suo alto costo a partato a sviluppare nuovi materiali, ed ora il costo per automobile del catalizzatore e' di circa 150$.
Se si usa un reformer sono richiesti alcuni minuti ulteriori per il riscaldamento. La riserva di idrogeno deve essere usata nella fase di startup.
E' richiesto l'uso di un impianto di raffreddamento, questo per la presenza di acqua pura nella cella. La gestione di questa acqua e' un problema per le prestazioni della cella; la cella infatti, deve operare in condizioni tali che l'acqua prodotta non evapori troppo velocemente altrimenti la membrana polimerica non e' sufficientemente idratata.
Per questi problemi spesso di arricchisce di H2 gas con poco o niente CO (diventa un serio problema alle basse temperature).
Quali applicazioni hanno??
Le celle a membrana polimerica (PEM o SPFC) sono state inizialmente sviluppate per impieghi spaziali (Gemini) e, a partire dalla meta' degli anni Ottanta, sono oggetto di crescente attenzione per applicazioni di trazione elettrica a causa dell'elevata densita' di potenza e dell'assenza di problemi di corrosione.
Dopo qualche applicazione di nicchia, come flotte di autobus o vetture per uso cittadino, dal 2004 le applicazioni cominceranno ad estendersi alle vetture di uso privato. Nel settore della generazione stazionaria di energia elettrica, l'uso delle pile a combustibile a membrana polimerica e' previsto nelle seguenti applicazioni:
sistemi di emergenza (con potenze da poche decine di watt fino a 10 kW) adatti a rimpiazzare i tradizionali sistemi diesel generazione di energia localizzata per usi residenziali (moduli da 3-5 kW) generazione di energia per il settore commerciale (moduli da 50-200 kW) conversione dell'idrogeno, sottoprodotto di processi chimici, in energia elettrica per usi industriali (moduli da 200 kW).
Applicazioni militari: sottomarini; civili: PC, videocamere, auto, bus, barche... Sviluppatori: Ballard , IFC (International Fuel Cells), Sanyo , Toshiba , Fuji Electric , Mitsubishi , Siemens , De NoraSpA .
Progetti europei: EQHHPP (Euro-Quebec Hydro-Hydrogen Pilot Project): Autobus ibridoda 12 m (Ansaldo Ricerche , De Nora SpA , ASM Brescia, Universita' di Genova, Messer Griesheim)
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