Le celle a combustibile sono più efficienti delle centrali elettriche convenzionali perché generano energia tramite una reazione elettrochimica anziché bruciarla. Spesso fungono da generatori di riserva durante i picchi di domanda e sono anche utilizzate in diverse modalità di trasporto pubblico. In questo blog, scopriremo a cosa servono le celle a combustibile a idrogeno e come funzionano.
A cosa servono le celle a combustibile a idrogeno?
Nelle celle a combustibile, l'elettricità può essere generata combinando atomi di idrogeno e ossigeno. Queste versatili celle a combustibile trovano applicazioni in vari settori, dall'alimentazione di veicoli spaziali e dispositivi elettronici agli edifici domestici e commerciali e ai veicoli. Ora, diamo un'occhiata ad alcuni dei suoi principali utilizzi in dettaglio.
1. Gestione del magazzino: Diverse grandi aziende di stoccaggio e distribuzione stanno ricorrendo a queste celle a combustibile per alimentare camion, carrelli elevatori, transpallet e altre attrezzature pulite.
2. Distribuzione internazionale: Le celle a combustibile hanno l'autonomia e la potenza necessarie per il trasporto su lunga distanza e la distribuzione locale. Le industrie automobilistiche stanno già producendo autocarri e furgoni alimentati a idrogeno.
3. Autobus: L'energia dell'idrogeno è oggetto di studio per l'impiego in diverse modalità di trasporto pubblico, tra cui gli autobus a celle a combustibile. Diverse grandi città hanno sperimentato autobus alimentati a idrogeno, tra cui Chicago, Vancouver, Londra e Pechino.
Riferimento incrociato: AUTOBUS ELETTRICI A CELLE A COMBUSTIBILE per il trasporto pubblico a zero emissioni
4. Treni: I treni a celle a combustibile a idrogeno sono ormai arrivati nella maggior parte dei paesi sviluppati.
5. Veicoli individuali: Le principali case automobilistiche stanno lavorando su veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno (HFCEV) per uso personale. Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo e BMW I Hydrogen Next sono tra i modelli più noti.
6. Aviazione: Diversi progetti sperimentali hanno indagato l'uso di queste celle a combustibile nell'industria aerospaziale. I veicoli senza pilota a lunga distanza utilizzato un sistema ibrido con celle a combustibile che erano alimentati da pannelli solari, consentendo teoricamente un volo continuo, di giorno e di notte, senza limiti.
Riferimento incrociato: I voli alimentati a idrogeno potrebbero diventare realtà entro il 2035?
7. Generazione di energia di backup: Le celle a combustibile stazionarie sono utilizzate in gruppo di continuità (UPS) sistemi in cui è importante un uptime continuo. Ospedali e data center si stanno sempre più rivolgendo all'idrogeno per un'alimentazione elettrica ininterrotta. Può anche fungere da generatore di riserva, consentendo al server di un data center di funzionare esclusivamente con idrogeno per due giorni.
8. Generazione di energia mobile: L'idrogeno offre numerose scelte per la generazione di energia mobile. La NASA ha prodotto alcune delle prime celle a combustibile a idrogeno per razzi di potenza e navette spaziali nello spazio.
9. Veicoli aerei senza equipaggio (UAV): Molte applicazioni innovative dei droni (UAV), che vanno da consegna di pacchi a missioni di ricerca e soccorso, sono gravemente ostacolati dalla potenza e dall'autonomia fornite dalle batterie standard. Quindi, sia le aziende militari che quelle private intendono affrontare questi problemi con le celle a combustibile.
10. Barche e sottomarini: Le celle a combustibile vengono utilizzate in una varietà di applicazioni marine, fungendo da alternativa ai sistemi di energia nucleare. Osservatore di energia, la prima nave a idrogeno, ha addirittura creato l'idrogeno per un sistema di celle a combustibile utilizzando pannelli solari e turbine eoliche di bordo.
Inoltre, dai un'occhiata al nostro blog: Energia dell'idrogeno: vantaggi e svantaggi
Di cosa sono fatte le celle a combustibile a idrogeno??
Una cella a combustibile è composta da due elettrodi, un un anodo e un catodo separati da una membrana elettrolitica. Idrogeno, metano, etano, etanolo e altri combustibili organici possono essere utilizzati in una cella a combustibile per generare elettricità. Questi combustibili subiscono una combustione incompleta ed emettono calore come sottoprodotto. La maggior parte di queste reazioni sono di natura redox, con conseguente conversione di energia chimica in energia elettrica e creazione di acqua e anidride carbonica come sottoprodotti.
Come funzionano le celle a combustibile a idrogeno?
Questi passaggi forniscono una breve panoramica del funzionamento di una cella a combustibile:
1. L'idrogeno è introdotto all'anodo, e l'ossigeno viene fornito al catodo.
2. Nell'anodo, gli atomi di idrogeno vengono scissi in protoni ed elettroni.
3. L'elettricità viene generata quando gli elettroni vengono spinti attraverso un circuito mentre i protoni caricati positivamente viaggiano attraverso un elettrolita e una membrana fino al catodo.
4. Dopo aver attraversato il circuito e la membrana, gli elettroni e i protoni reagiscono con l'ossigeno al catodo, rilasciando calore e acqua come sottoprodotto.
5. Poiché le singole celle a combustibile non sono sufficienti per alimentare un modesto dispositivo elettronico o un'enorme centrale elettrica, queste celle vengono impilate insieme per generare energia adeguata per lo scopo previsto.
Vedi anche: L'era dell'idrogeno: approfondimenti sulla prossima trasformazione energetica degli Stati Uniti
Confronto dell'efficienza delle celle a combustibile a idrogeno tra diversi tipi di celle
La frequenza delle onde ultrasoniche è misurata in kilohertz (kHz). Diverse frequenze puntano la grassa in modi leggermente diversi. Le frequenze più basse raggiungono la grassa più profonda, mentre le frequenze più alte lavorano più vicino alla superficie. efficienza di vari tipi di celle a combustibile sono:
| Tipo di cella a combustibile | EFFICIENZA |
| AFC alcalina | 60-70% elettrico |
| Acido fosforico (PAFC) | 80-85% complessivo con cogenerazione (energia termica combinata); (elettrico 36-42%) |
| Carbonato fuso (MCFC) | circa l'85% complessivo con cogenerazione |
| Ossido solido (SOFC) | circa l'85% complessivo con cogenerazione |
| Membrana elettrolitica polimerica (PEM) | elettrico 50-60% |
Le celle a combustibile sono simili alle batterie, in quanto possono immagazzinare e rilasciare energia finché hanno una scorta di idrogeno. Hanno una gamma di applicazioni, tra cui trasporti e produzione di elettricità. Tuttavia, scienziati e ingegneri dovrebbero considerare le sfide di sicurezza associate all'idrogeno. Per altri contenuti informativi di questo tipo, continua a scorrere il nostro sito web.
Consigliato: Energia dell'idrogeno: funzionamento e usi
1 Commento
Grazie per l'informazione.