Nuove fuel cell a etanolo diretto

20/04/2018

L’etanolo sta diventando un combustibile bersaglio appetibile da utilizzare nelle celle a combustibile a etanolo diretto (DEFC). Le fuel cell elettrochimiche convertono l’energia chimica del bioetanolo in energia elettrica, fornendo una fonte energetica pulita e molto efficiente sia per le applicazioni fisse che per quelle mobili. La tecnologia DEFC elimina il bisogno di avere un pre-reformer per produrre idrogeno in loco, evitando in tal modo lo spreco di energia primaria, ed è anche molto più facile conservare l’etanolo rispetto all’idrogeno. Inoltre, l’elevata densità energetica del combustibile lo rende ideale per l’uso nelle celle a combustibile.
Tuttavia, una sfida chiave che limita la commercializzazione pratica delle DEFC è la necessità di sviluppare catalizzatori alternativi che siano in grado di innescare l’ossidazione completa molto velocemente. In passato non vi era alcun sistema elettrocatalitico in grado di fornire in modo efficiente 12 elettroni per molecola di etanolo, e ciò rende difficile l’ossidazione elettrochimica dell’etanolo poiché il numero di intermedi della reazione aumenta notevolmente.
Per porre rimedio alla situazione, il progetto europeo DECORE (Direct electrochemical oxidation reaction of ethanol: Optimization of the catalyst/support assembly for high temperature operation) ha preparato supporti e nanocatalizzatori innovativi mai usati prima come componenti per gli anodi delle DEFC. La strategia adottata è associata allo sfruttamento della temperatura per aumentare la selettività in vista della piena ossidazione dell’etanolo.
Basati sull’ossicarburo di titanio, i supporti sviluppati superano i problemi connessi a quelli in carbonio tradizionalmente utilizzati con temperature comprese tra 150 e 200 °C, come ad esempio la corrosione del supporto stesso. Inoltre, essi hanno una sufficiente conduttività elettrica e una grande porosità. Dal lato del nanocatalizzatore, l’obiettivo è stato lo sviluppo di nanoparticelle basate su 6 carburi metallici, seguendo le linee guida dell’UE che cercano di ridurre la dipendenza dai metalli preziosi.
Dopo aver aggiunto minuscole quantità di platino nei carburi metallici, l’anodo è stato testato in una DEFC singola da banco. Le densità di potenza di picco pari a 45 mW/cmq a 150 °C e fino a 93 mW/cmq a 180 °C sono state prodotte quando la cella è stata alimentata con una miscela di alcol e acqua in un rapporto di 1 a 4.
Quale prodotto secondario, Decore è anche riuscito a sviluppare supporti innovativi e più durevoli che possono essere adottati in PEMFC ad alta temperatura alimentate a idrogeno. Questo risultato, dopo un ulteriore processo di trasferimento su scala industriale, potrebbe essere sfruttato direttamente nei dispositivi esistenti.
Per info: Alessandro Lavacchi - Tel 055.5225250 - E-mail: alessandro.Lavacchi@iccom.cnr.it

 

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