Progressi materiali:
- Materiali per gli elettrodi :Lo sviluppo di nuovi materiali per elettrodi con attività catalitica e stabilità migliorate può ridurre la temperatura operativa delle celle a combustibile. Si stanno studiando materiali nanostrutturati, elettrodi compositi e leghe per migliorare le prestazioni e ridurre i requisiti di temperatura.
- Materiali elettrolitici :Nuovi elettroliti con elevata conduttività ionica a temperature più basse sono cruciali. Vengono esplorati elettroliti polimerici, elettroliti ceramici ed elettroliti compositi per ridurre la dipendenza dalla temperatura e consentire il funzionamento a temperature più basse.
Architettura e design della cella:
- Design dello stack compatto :L'ottimizzazione della progettazione e dell'integrazione dei componenti delle celle può portare a pile di celle a combustibile più piccole e compatte. Ciò include la riduzione del volume morto, il miglioramento del trasferimento di calore e la minimizzazione delle perdite parassite.
- Campi di flusso microfluidici :I progetti microfluidici per la distribuzione del gas reagente possono migliorare il trasporto di massa, ridurre la caduta di pressione e consentire un migliore controllo della temperatura all'interno della cella a combustibile.
- Tecniche di microfabbricazione :L'utilizzo delle tecnologie di microfabbricazione consente la costruzione precisa di celle a combustibile miniaturizzate con caratteristiche ben definite e prestazioni migliorate.
Trattamento del carburante:
- Riforma del carburante su richiesta :Lo sviluppo di efficienti sistemi di trattamento del combustibile su richiesta, come i micro-reformer, può ridurre la necessità di ingombranti riformatori esterni e consentire un funzionamento autosufficiente a temperature più basse.
- Membrane selettive :L'inclusione di membrane selettive per la purificazione dell'idrogeno può migliorare l'utilizzo del carburante e ridurre la temperatura operativa rimuovendo le impurità dal flusso di carburante.
Gestione termica:
- Scambiatori di calore :L'implementazione di scambiatori di calore compatti ed efficienti all'interno del sistema di celle a combustibile può gestire efficacemente il calore e mantenere i livelli di temperatura desiderati.
- Isolamento termico :L'ottimizzazione dei materiali e della progettazione dell'isolamento termico può ridurre al minimo la perdita di calore e migliorare il controllo della temperatura all'interno dello stack di celle a combustibile.
Integrazione del sistema:
- Ottimizzazione del bilancio dell'impianto (BOP) :L'integrazione del sistema di celle a combustibile con componenti BOP ottimizzati, come compressori, pompe e umidificatori, può contribuire all'efficienza complessiva del sistema e ridurre i requisiti di temperatura.
- Sistemi ibridi :La combinazione delle celle a combustibile con altre fonti di energia, come batterie o celle solari, può consentire un funzionamento efficiente e flessibile a temperature più basse.
Combinando queste strategie e sfruttando i progressi nella scienza dei materiali, nell’ingegneria e nella progettazione di sistemi, i ricercatori mirano a sviluppare celle a combustibile più fresche, più piccole e più efficienti per un’ampia gamma di applicazioni, tra cui energia portatile, automobilistica e produzione di energia stazionaria.
