Le celle a combustibile ad ossido solido possono cambiare il trasporto?

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Con l’aumentare della nostra domanda di energia, cresce anche la nostra dipendenza dai combustibili fossili. Tuttavia, la paura di esaurire le risorse e l’aumento della dipendenza dal petrolio estero hanno gettato i riflettori sulle fonti di energia alternative, come le celle a combustibile. Invece di bruciare combustibile, funzionano generando elettricità attraverso una reazione chimica. Una cella a combustibile utilizza un elettrodo positivo (il catodo) e un elettrodo negativo (l’anodo) con un elettrolita nel mezzo per condurre le particelle cariche. Gli scienziati conoscono le celle a combustibile da più di un secolo e la NASA le ha utilizzate negli anni ’60 sulla navicella spaziale Apollo e successivamente sullo Space Shuttle.

Uno dei tipi di celle a combustibile più efficienti è la cella a combustibile ad ossido solido (SOFC). In una SOFC, l’ossigeno viene inviato attraverso il catodo, rilasciando ioni di ossigeno caricati negativamente che passano attraverso l’elettrolita dal catodo all’anodo. All’anodo, gli ioni incontrano un gas combustibile e reagiscono, rilasciando elettroni (così come acqua, anidride carbonica e calore). Questo crea una corrente di elettricità utilizzabile. Più celle a combustibile sono messe insieme in una serie nota come pila.

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Non solo i SOFC producono meno emissioni, ma sono anche circa due o tre volte più efficienti dei metodi di combustione interna. Un vantaggio che le SOFC hanno rispetto alle celle a combustibile a idrogeno è la flessibilità del carburante – le SOFC possono funzionare con una varietà di combustibili, tra cui l’idrogeno e i biocarburanti. Inoltre, a differenza di altre celle a combustibile, utilizzano materiali ceramici più economici rispetto ai metalli preziosi. Inoltre, non si basano sul riutilizzo del calore sprecato (chiamati schemi di cogenerazione). A causa di questi numerosi vantaggi, i SOFC si sono già dimostrati utili per il riscaldamento degli edifici.

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Tuttavia, numerosi vincoli hanno limitato la loro applicabilità su vasta scala in cose come le automobili. Vale a dire, le SOFC sono molto grandi e molto calde. L’alta temperatura permette di ottenere efficienze più elevate, ma pone anche problemi di ingegneria. Le SOFC tipiche che sono state sul mercato, come il Bloom Energy Server (noto come Bloom Box), utilizzano elettroliti spessi nelle celle a combustibile per aggiungere un supporto strutturale. Ma questo causa una maggiore resistenza elettrica che deve essere superata dalle alte temperature.

Nel 2011, tuttavia, i ricercatori dell’Università del Maryland hanno annunciato sviluppi che utilizzano un nuovo design e materiali diversi per l’elettrolita che consentono una dimensione molto più piccola. I ricercatori hanno anche ridotto con successo la temperatura di esercizio in modo significativo a 650 gradi Celsius (1202 gradi Fahrenheit), scendendo da 900 gradi Celsius (1652 gradi Fahrenheit). Questo riduce i costi dei materiali isolanti, necessari per ridurre i tempi di riscaldamento del sistema.

Anche se le celle a combustibile a idrogeno hanno guadagnato molta attenzione da parte dei media come futuro delle auto ad energia alternativa, molti ritengono che le SOFC abbiano in realtà il maggior potenziale per il trasporto. Per esempio, anche se gli sviluppi continuano a rendere le SOFC più pratiche per l’uso nei veicoli, potremmo vedere automobili che combinano la batteria dell’auto elettrica con la tecnologia SOFC.

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