Cella a combustibile

La cella a combustibile (in 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.

Tutti ricordano l'applicazione delle celle a combustibile per l'auto a idrogeno ma le sue applicazioni possono spaziare, in base ad un ampio intervallo di potenza, dai cellulari alle centrali elettriche. Al volgere del secolo, l’idrogeno prometteva di essere il futuro dell’energia pulita, l’obiettivo era quello di generare abbastanza idrogeno da fornire energia per automobili, aerei e imbarcazioni o edifici e persino per gadget portatili come l’elettronica di consumo, il tutto senza la necessità di utilizzare sporchi combustibili fossili.

Oggi però, nonostante le poco rassicuranti notizie riguardanti il riscaldamento globale e l’instabilità del petrolio, l’economia dell’idrogeno sembra più distante che mai.

La commercializzazione su ampia scala delle pile a combustibile è stata finora bloccata dai costi elevati rispetto ad altre tecnologie come il motore a combustione interna, le batterie al litio e le turbine a gas.

Gran parte del costo delle celle a combustibile è dovuta al processo di produzione attualmente seguito, fondamentalmente artigianale e su ordinazione. Il costo del platino necessario alle pile a bassa temperatura è in realtà una piccola parte del costo di fabbricazione ma, anche con queste tecniche che permettono di usare meno catalizzatore, l’uso su larga scala necessiterebbe di una quantità di platino ampiamente superiore alle riserve planetarie.

Molta parte del costo è imputabile alle piastre bipolari, che sono contemporaneamente il lato catodico di una cella e quello anodico della successiva, che fanno passare attraverso canali tortuosi (per aumentare la turbolenza e accelerare la diffusione) l'aria da un lato e il combustibile dall'altro, e contengono spesso dei canali per il liquido di raffreddamento. Il materiale non è in sé costoso, ma il processo di lavorazione è lungo e laborioso.

Esistono inoltre diverse tipologie di problemi legati all'uso dell'idrogeno come combustibile: la sua scarsa densità energetica su base volumetrica richiede, per il suo stoccaggio, cilindri in pressione o l’uso di metodologie di sconfinamento. Questa difficoltà ha stimolato vari studi spesso finalizzati a sostituire l'idrogeno con altri tipi di combustibili, quali il metanolo e l'acido formico.

L’Islanda, la cui grande ambizione era creare un’economia rinnovabile basata sull’idrogeno, dopo anni di ricerche può vantare solo una stazione di rifornimento per idrogeno e la circolazione di una quantità esigua di auto a idrogeno. In California il governatore Schwarzenegger ha promesso una “hydrogen way”, con 200 stazioni di rifornimento di idrogeno, entro il 2010 mentre ora se ne trovano solo cinque. Dieci autobus alimentati a idrogeno dovrebbero entrare in servizio a Londra a partire dal 2010.