Applicazioni per celle a combustibile con membrana a scambio protonico e idrogeno

Applicazioni di celle a combustibile a idrogeno con membrana a scambio protonico

Celle a combustibile a idrogeno con membrana a scambio protonico (PEMFC), in quanto dispositivo di conversione dell'energia pulito ed efficiente, hanno una vasta gamma di applicazioni e prospettive promettenti. Di seguito sono riportati i principali ambiti applicativi e caratteristiche delle PEMFC:

I. Principali aree di applicazione

1.Settore dei trasporti
Automobili: le PEMFC sono ampiamente utilizzate nelle autovetture e nei veicoli commerciali, come autobus, veicoli logistici e camion refrigerati. Questi veicoli utilizzano celle a combustibile a idrogeno per fornire energia, ottenendo zero emissioni e lunga autonomia.
Transito ferroviario: negli ultimi anni, l’applicazione delle celle a combustibile a idrogeno nel settore del trasporto ferroviario è gradualmente aumentata, come nei treni regionali alimentati a idrogeno e nei veicoli elettrici digitali con pneumatici in gomma alimentati a idrogeno.
Navi marittime: con la crescente enfasi sulla tutela dell'ambiente, anche l'applicazione delle celle a combustibile a idrogeno nel settore marittimo sta guadagnando attenzione. Le navi alimentate da celle a combustibile a idrogeno possono raggiungere emissioni zero e sono adatte per la navigazione fluviale interna, il trasporto costiero e altri scenari.
Veicoli aerei senza pilota (UAV) e aviazione: le celle a combustibile a idrogeno forniscono agli UAV una maggiore durata e zero emissioni, rendendoli adatti per compiti quali ispezioni delle infrastrutture e mappatura di vaste aree. Inoltre, si sta esplorando anche l’applicazione delle celle a combustibile a idrogeno nel settore dell’aviazione.

2.Generazione di energia stazionaria
Le PEMFC, come sistemi di generazione di energia stazionari, possono essere utilizzate per la fornitura di energia distribuita, alimentazione di backup e altri scenari. Questi sistemi possono fornire un’alimentazione elettrica stabile e affidabile per soddisfare le varie richieste di energia.
Fonti di energia portatili
Grazie alle loro caratteristiche piccole e leggere, le PEMFC sono adatte anche per esigenze di alimentazione portatile come dispositivi mobili, prodotti elettronici e apparecchiature esterne.

II. Caratteristiche e vantaggi
Conversione energetica ad alta efficienza: il processo di generazione di energia delle PEMFC non è limitato dal ciclo di Carnot, con conseguente elevata efficienza di conversione energetica.
Rispettoso dell'ambiente e privo di inquinamento: la produzione di energia non produce inquinamento, poiché il sottoprodotto principale è l'acqua, rendendola una soluzione energetica pulita ed ecologica.
Avvio e arresto rapidi: le PEMFC possono essere avviate e arrestate in breve tempo, rendendole adatte per applicazioni che richiedono avviamenti e arresti frequenti o una risposta rapida.
Funzionamento a bassa temperatura: rispetto ad altri tipi di celle a combustibile, le PEMFC possono funzionare a temperature più basse, riducendo il consumo di energia e i costi di sistema.
Elevata affidabilità: il design modulare delle unità di generazione di energia rende le PEMFC altamente affidabili e di facile manutenzione.

III. Sfide e prospettive future

Sebbene le PEMFC presentino numerosi vantaggi e prospettive applicative, la loro commercializzazione su larga scala deve ancora affrontare alcune sfide, come gli elevati costi dei materiali, gli elevati requisiti di temperatura e contenuto di umidità e la sensibilità dell’attività del catalizzatore alla purezza del carburante. In futuro, con i continui progressi tecnologici e la graduale riduzione dei costi, si prevede che le PEMFC troveranno applicazioni diffuse in più settori, diventando una forza importante che guida la transizione energetica e lo sviluppo sostenibile.