1. Fornitura di idrogeno e ossigeno :
- L'idrogeno (H2) viene fornito all'anodo della cella a combustibile, mentre l'ossigeno (O2) viene fornito al catodo. Questi gas sono solitamente forniti da serbatoi esterni o riformatori che estraggono l'idrogeno da combustibili come gas naturale o metanolo.
2. Reazione anodica (ossidazione dell'idrogeno) :
- All'anodo le molecole di idrogeno vengono divise in protoni (H+) ed elettroni (e-). Questa reazione è catalizzata da un catalizzatore, tipicamente costituito da platino o da una lega a base di platino.
- La reazione chimica all'anodo è:
2H2 → 4H+ + 4e-
3. Membrana a scambio protonico (PEM) :
- Tra l'anodo e il catodo c'è una membrana a scambio protonico (PEM). Il PEM è un elettrolita solido che consente il passaggio dei protoni ma blocca il flusso degli elettroni.
4. Reazione catodica (riduzione dell'ossigeno) :
- Al catodo, le molecole di ossigeno si combinano con protoni ed elettroni per formare acqua (H2O). Questa reazione è catalizzata anche da un catalizzatore, solitamente costituito da platino o da una lega a base di platino.
- La reazione chimica al catodo è:
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
5. Circuito elettrico :
- Gli elettroni prodotti all'anodo fluiscono attraverso un circuito esterno, creando una corrente elettrica. Il flusso di elettroni è diretto ad alimentare dispositivi o caricare batterie.
6. Produzione di acqua e calore :
- Come sottoprodotto delle reazioni all'anodo e al catodo, viene prodotta acqua. Inoltre, una parte del calore viene generata anche a seguito delle reazioni elettrochimiche nella cella a combustibile.
La reazione complessiva in una cella a combustibile a idrogeno può essere rappresentata come:
2H2 + O2 → 2H2O + Calore + Energia Elettrica
Le celle a combustibile a idrogeno funzionano continuamente finché è presente una fornitura di idrogeno e ossigeno. Producono elettricità attraverso reazioni elettrochimiche, con acqua e calore come sottoprodotti primari. L’efficienza delle celle a combustibile a idrogeno può essere piuttosto elevata, rendendole una tecnologia promettente per varie applicazioni, tra cui trasporti, produzione di energia e dispositivi portatili.
