Le celle a combustibile possono essere divise inmembrana a scambio protonicocelle a combustibile (PEMFC) e celle a combustibile a metanolo diretto in base alle proprietà dell'elettrolita e del combustibile utilizzato
(DMFC), cella a combustibile ad acido fosforico (PAFC), cella a combustibile a carbonato fuso (MCFC), cella a combustibile ad ossidi solidi (SOFC), cella a combustibile alcalina (AFC), ecc. Ad esempio, le celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC) si basano principalmente sumembrana a scambio protonicotrasferimento di mezzo protonico, le celle a combustibile alcaline (AFC) utilizzano un elettrolita a base di acqua alcalina, come una soluzione di idrossido di potassio, come mezzo di trasferimento protonico, ecc. Inoltre, in base alla temperatura di lavoro, le celle a combustibile possono essere suddivise in celle a combustibile ad alta temperatura e celle a combustibile a bassa temperatura; le prime includono principalmente celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC) e celle a combustibile a carbonato fuso (MCFC), le seconde includono celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC), celle a combustibile a metanolo diretto (DMFC), celle a combustibile alcaline (AFC), celle a combustibile ad acido fosforico (PAFC), ecc.
Membrana a scambio protonicoLe celle a combustibile (PEMFC) utilizzano membrane polimeriche acide a base d'acqua come elettroliti. Le celle PEMFC devono funzionare con idrogeno gassoso puro a causa delle basse temperature di esercizio (inferiori a 100 °C) e dell'utilizzo di elettrodi in metalli nobili (elettrodi al platino). Rispetto ad altre celle a combustibile, le PEMFC offrono i vantaggi di basse temperature di esercizio, rapida velocità di avviamento, elevata densità di potenza, elettrolita non corrosivo e lunga durata. Pertanto, sono diventate la tecnologia principale attualmente applicata ai veicoli a celle a combustibile, ma anche parzialmente applicata a dispositivi portatili e fissi. Secondo E4 Tech, si prevede che le spedizioni di celle a combustibile PEMFC raggiungeranno le 44.100 unità nel 2019, pari al 62% della quota globale; la capacità installata stimata raggiunge i 934,2 MW, pari all'83% della quota globale.
Le celle a combustibile utilizzano reazioni elettrochimiche per convertire l'energia chimica del combustibile (idrogeno) all'anodo e dell'ossidante (ossigeno) al catodo in elettricità per azionare l'intero veicolo. Nello specifico, i componenti principali delle celle a combustibile includono il sistema motore, l'alimentatore ausiliario e il motore elettrico; tra questi, il sistema motore comprende principalmente il motore elettrico, composto da un reattore elettrico, un sistema di accumulo dell'idrogeno del veicolo, un sistema di raffreddamento e un convertitore di tensione CC/CC. Il reattore è il componente più critico. È il luogo in cui l'idrogeno e l'ossigeno reagiscono. È composto da più celle singole impilate insieme e i materiali principali includono una piastra bipolare, un elettrodo a membrana, una piastra terminale e così via.
Data di pubblicazione: 23 agosto 2022