Le celle a combustibile promettono di essere pulite, fonte di energia rinnovabile. Ma tenerli asciutti è stata a lungo una sfida, poiché producono acqua durante il processo di conversione dell'idrogeno e dell'ossigeno in elettricità.

Ora i ricercatori dell'Università della British Columbia affermano di aver trovato una soluzione:pretrattare l'elettrodo, un componente chiave delle celle a combustibile, con gas ossigeno ionizzato, o plasma.

"Le celle a combustibile hanno bisogno di una piccola quantità di umidità per funzionare, ma troppa acqua blocca il flusso dei gas attraverso la cellula, " ha detto il primo autore dello studio Benjamin Zahiri, uno scienziato dei materiali. "Il trattamento al plasma modifica la superficie dell'elettrodo in modo che l'acqua in eccesso possa sprofondare negli strati inferiori e defluire, senza seccare la cellula."

I ricercatori hanno esposto la superficie di un elettrodo a cella a combustibile, che contiene strati porosi di carbonio, a gas ossigeno ionizzato per un minuto. Il trattamento ha depositato quantità variabili di molecole che trasportano ossigeno, che attirano l'acqua, sulla superficie.

"Gli strati superiori hanno ricevuto la maggior parte delle molecole e gli strati successivi hanno ricevuto progressivamente meno molecole, ", ha detto Zahiri. "Creando questa 'bagnabilità' che diminuisce gradualmente, l'acqua viene aspirata dagli strati superiori fino agli strati inferiori, da dove esce dalla cella.

"La struttura dello strato di carbonio stesso rimane invariata".

Lo studio si è concentrato sulle celle a combustibile con membrana a scambio protonico (PEM), un tipo di celle a combustibile comunemente usate per auto e camion.

"I nostri risultati mostrano che il trattamento al plasma è efficace nel facilitare il trasporto dell'acqua in una cella a combustibile PEM, " ha detto Zahiri. "Altre strategie di trasporto dell'acqua come i rivestimenti idrorepellenti o idrorepellenti sono troppo costose o troppo complesse per essere praticabili".

Il trattamento al plasma può essere facilmente integrato anche nella produzione di componenti per celle a combustibile, secondo i ricercatori.

"È veloce, a basso costo e già ampiamente utilizzato nella produzione, " ha detto l'autore senior dello studio, Walter Merida, un professore di ingegneria meccanica che dirige il Clean Energy Research Center presso l'UBC. "Non genera rifiuti chimici, quindi è ecologico."

Il team sta attualmente esplorando altre applicazioni del trattamento al plasma. Secondo Merida, i trattamenti al plasma possono funzionare su altri materiali porosi utilizzati nell'accumulo di energia. Possono anche essere integrati nelle industrie a base di soda caustica, un mercato del valore di 80 miliardi di dollari.

La ricerca è stata descritta di recente in Scienza delle superfici applicata .