TIPI DI CELLE

Le celle a combustibile si possono classificare a seconda dell’elettrolita adoperato e in base alla temperatura di esercizio.

► Celle PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell)

Le celle ad acido fosforico (PAFC), in principio, sono state preferite alle altre celle a bassa temperatura per la buona disponibilità ad essere alimentate con miscele gassose provenienti da processi di reforming di idrocarburi piuttosto che con idrogeno puro. Per ottenere una buona conducibilità ionica è richiesta una temperatura di esercizio di circa 200 °C che consente di tollerare 1÷2% di CO presente in ingresso alla cella. La presenza di monossido di carbonio (CO) oltre a determinate percentuali provoca un avvelenamento dei catalizzatori ed una diminuzione del rendimento di cella.
Le celle PAFC usano come elettrolita una soluzione costituita al 100% di acido fosforico (H3PO4) contenuto in una struttura a matrice amorfa realizzata in PFTE (politetrafluoroetilene) e carburo di silicio. Gli elettrodi sono realizzati con una struttura porosa in PFTE su supporto di carbone su cui è depositato del platino che viene usato come catalizzatore.
I combustibili utilizzati sono gas naturale, metanolo, GPL ed oli leggeri.
L’efficienza elettrica di questi impianti è compresa tra il 36% ed il 45%.
I maggiori problemi di questa tecnologia, oltre agli elevati costi rispetto a quelli dei sistemi convenzionali, sono costituiti dall’elevata polarizzazione catodica e dal continuo controllo necessario per mantenere costante la concentrazione dell’acido.

► Celle AFC (Alcaline Fuel Cell)

Le celle alcaline (AFC) sono state sviluppate soprattutto per applicazioni speciali in campo militare e spaziale.
Esse operano a bassa temperatura, 90÷100 °C, ed usano come elettrolita una soluzione acquosa di idrossido di potassio (KOH) con concentrazione variabile dal 35% all’85%. Gli elettrodi, realizzati in PFTE, contengono elevate percentuali di metalli nobili che fungono anche da catalizzatori (platino, palladio, oro per il catodo ed argento per l’anodo).
La principiale limitazione delle AFC è la bassa tolleranza alle impurezze presenti nei gas reagenti. Gli ioni OH- reagiscono con i composti del carbonio (CO, CO2), anche se presenti in tracce, alterando la concentrazione dei portatori di carica e rendendo problematico l’uso di gas di sintesi ottenuti con processi di reforming e della stessa aria. Ciò rende necessario operare con gas di estrema purezza. Perciò, pur avendo rendimenti che possono arrivare al 60%, le applicazioni pratiche delle AFC sono scarse.