Tecnologia cella combustibile


 


Tecnologia cella combustibile

Cella a combustibile per uso spaziale

Una pila a combustibile (detta anche cella a combustibile del nome inglese fuel cell) è un dispositivo elettrochimico che permette di ottenere elettricità direttamente da certe sostanze, tipicamente da idrogeno ed ossigeno, senza che avvenga alcun processo di combustione termica.

Pertanto, non essendo il processo soggetto al limite di Carnot, l'efficienza delle pile a combustibile può essere molto alta; alcuni fenomeni però, come la catalisi e la resistenza interna, pongono limiti pratici alla loro efficienza.

Principio di funzionamento

I limiti della combustione

Principio di funzionamento

Il principio alla base, delle pile a combustibile è quello della generazione diretta, a partire dalle sostanze reagenti (per esempio idrogeno ed ossigeno) di una forza elettromotrice per mezzo di una reazione elettrochimica, in modo analogo alle pile elettriche, anziché attraverso processi di conversione di energia, come si fa invece nei generatori elettrici azionati da macchine a combustione termica. Infatti, il calore generato dalla combustione non può essere completamente convertito in elettricità a causa dei limiti imposti dal teorema di Carnot, che consegue dal secondo principio della termodinamica: in base a esso, la massima efficienza ηmax di una macchina termica che opera tra una temperatura Ta e una temperatura più bassa Tb (per esempio l'ambiente) è:

Anche nelle macchine termiche più efficienti, quali le turbine a gas, a causa dei limiti dei materiali di costruzione, raramente l'efficienza può superare il 60%, e questo può avvenire solo in grandi impianti a ciclo combinato; e nei motori a combustione delle più moderne automobili, l'efficienza è spesso al di sotto del 30%. William Robert Grove (1811-1896) con il disegno della sua cella a combustibile.

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