In una cella a combustibile, l'OCV è determinato dalla differenza di potenziale elettrochimico tra l'elettrodo del combustibile (anodo) e l'elettrodo ossidante (catodo). Le reazioni chimiche che avvengono su questi elettrodi generano un flusso di elettroni, creando una differenza di potenziale.
L’OCV è influenzato principalmente dai seguenti fattori:
1. Proprietà termodinamiche dei reagenti: L'OCV è direttamente proporzionale alla differenza nella variazione di energia libera di Gibbs (ΔG) del combustibile e dell'ossidante coinvolti nelle reazioni elettrochimiche. Valori ΔG più elevati determinano un OCV maggiore.
2. Temperatura: L'OCV generalmente aumenta con la temperatura. All’aumentare della temperatura, la cinetica di reazione migliora, portando ad una maggiore attività elettrochimica e ad un aumento dell’OCV.
3. Concentrazioni di carburante e ossidanti: L'OCV è influenzato dalle concentrazioni del carburante e dell'ossidante forniti alla cella. Concentrazioni più elevate in genere portano a un OCV più elevato.
4. Materiali degli elettrodi e attività del catalizzatore: La scelta dei materiali degli elettrodi e l'efficienza del catalizzatore utilizzato possono influenzare l'OCV. Catalizzatori più efficienti facilitano reazioni elettrochimiche più veloci e un OCV più elevato.
5. Pressione: In alcuni tipi di celle a combustibile, come le celle a combustibile con membrana a scambio protonico (PEMFC), un aumento della pressione può aumentare l'OCV grazie alla migliore diffusione del gas e alle ridotte limitazioni del trasporto di massa.
È importante notare che l'OCV fornisce un riferimento di tensione ideale per le prestazioni della cella a combustibile. Nelle applicazioni pratiche, la tensione di uscita di una cella a combustibile durante il funzionamento è inferiore all'OCV a causa di varie perdite e inefficienze, come perdite di attivazione, perdite ohmiche e perdite di concentrazione.
Comprendere e controllare l'OCV è essenziale nella progettazione, ottimizzazione e valutazione delle prestazioni delle celle a combustibile. Serve come punto di riferimento per valutare l'efficienza della cella e la potenza potenziale in condizioni operative specifiche.
