Caratterizzazione sperimentale di celle polimeriche ad alta temperatura (HT-PEMFC)

Le celle a combustibile a scambio protonico rappresentano una delle tecnologie innovative più promettenti grazie agli alti rendimenti di conversione e al basso impatto ambientale, sia nel campo della generazione stazionaria di piccola potenza (applicazioni residenziali anche in assetto cogenerativo), sia per applicazioni veicolari. Tuttavia, i problemi tecnologici legati all’impiego di un gas di sintesi come combustibile anodico e la difficoltà di assicurare un’alta conducibilità della membrana sulfonata in tutte le condizioni di funzionamento, hanno indirizzato la ricerca verso lo sviluppo di membrane polimeriche “ad alta temperatura” operanti a temperature tra i 120 e i 180°C in grado di superare tali limiti. Attualmente le celle polimeriche ad alta temperatura (HT-PEMFC) più performanti anche in presenza di elevate concentrazioni di CO (fino al 2%) sono costituite da membrane a base acida (polibenzimidazolo, PBI). Nel presente lavoro vengono riportati i primi risultati sperimentali di una campagna di prove condotta su una cella polimerica ad alta temperatura assemblata con membrane commerciali tipo PBI. In questa prima fase la monocella è stata alimentata con idrogeno puro, al fine di caratterizzarne il funzionamento al variare dei parametri operativi sensibili e consentire un primo confronto delle prestazioni con una cella polimerica operante a bassa temperatura. I risultati ottenuti hanno evidenziato che le migliori prestazioni si verificano all’aumentare della temperatura di esercizio, anche se per temperature superiori ai 140°C gli incrementi ottenuti, in termini di tensione, non sono particolarmente significativi. Ciò potrebbe suggerire un funzionamento a 140°C, che consentirebbe una più semplice gestione e mantenimento della temperatura di esercizio. Infine è stato condotto un utile confronto tra le prestazioni della HT-PEMFC testata e un modulo commerciale basato su una membrana Nafion. Nelle condizioni nominali di funzionamento del modulo LT-PEMFC, la tensione erogata dalla cella HT-PEMFC risulta invece maggiore (0.58 V vs. gli 0.55 V).