Con l'aumento della nostra domanda di energia, aumenta anche la nostra dipendenza dai combustibili fossili. Tuttavia, il timore di esaurire le risorse e una maggiore dipendenza dal petrolio estero ha puntato i riflettori su fonti di energia alternative, come le celle a combustibile. Invece di bruciare carburante, funzionano generando elettricità attraverso una reazione chimica. Una cella a combustibile utilizza un elettrodo positivo (il catodo) e un elettrodo negativo (l'anodo) con un elettrolita in mezzo per condurre le particelle cariche. Gli scienziati conoscono le celle a combustibile da più di un secolo e la NASA le ha effettivamente utilizzate negli anni '60 sulla navicella Apollo e poi sullo Space Shuttle.
Uno dei tipi più efficienti di celle a combustibile è la cella a combustibile a ossido solido (SOFC). In un SOFC, l'ossigeno viene inviato attraverso il catodo, rilasciando ioni di ossigeno caricati negativamente che passano attraverso l'elettrolita dal catodo all'anodo. All'anodo, gli ioni incontrano un gas combustibile e reagiscono, liberando elettroni (oltre ad acqua, anidride carbonica e calore). Questo crea una corrente di elettricità utilizzabile. Più celle a combustibile vengono messe insieme in una serie nota come stack.
Non solo le SOFC producono meno emissioni, ma sono anche circa due o tre volte più efficienti dei metodi di combustione interna. Un vantaggio che le SOFC hanno rispetto alle celle a combustibile a idrogeno è la flessibilità del carburante:le SOFC possono funzionare con una varietà di combustibili, inclusi idrogeno e biocarburanti. Usano anche materiale ceramico più economico piuttosto che metalli preziosi, a differenza di altre celle a combustibile. Inoltre, non si basano sul riutilizzo del calore sprecato (chiamato schemi combinati di calore ed energia). Per questi numerosi vantaggi, le SOFC si sono già rivelate utili per il riscaldamento degli edifici.
Tuttavia, numerosi vincoli hanno limitato la loro applicabilità su larga scala in cose come le automobili. Vale a dire, le SOFC sono molto grandi e molto calde. L'alta temperatura consente maggiori efficienze, ma pone anche problemi di ingegneria. Le tipiche SOFC presenti sul mercato, come il Bloom Energy Server (noto come Bloom Box), utilizzano elettroliti densi nelle celle a combustibile per aggiungere supporto strutturale. Ma questo provoca una maggiore resistenza elettrica che deve essere superata dalle alte temperature.
Nel 2011, tuttavia, i ricercatori dell'Università del Maryland hanno annunciato sviluppi che utilizzano un nuovo design e materiali diversi per l'elettrolita che consentono dimensioni molto più ridotte. I ricercatori hanno anche ridotto con successo la temperatura operativa in modo significativo a 650 gradi Celsius (1202 gradi Fahrenheit), in calo rispetto a 900 gradi Celsius (1652 gradi Fahrenheit). In questo modo si abbassano i costi dei materiali isolanti, necessari per ridurre i tempi di riscaldamento dell'impianto.
Sebbene le celle a combustibile a idrogeno abbiano guadagnato molta attenzione da parte dei media come il futuro delle auto a energia alternativa, molti credono che le SOFC detengano effettivamente il maggior potenziale per il trasporto. Ad esempio, anche se gli sviluppi continuano a rendere le SOFC più pratiche per l'uso nei veicoli, potremmo vedere automobili che combinano la batteria dell'auto elettrica con la tecnologia SOFC.
