Tipi di Fuel Cell

Celle con membrana a scambio protonico (PEM)
Le celle a combustibile a membrana a scambio protonico dette PEM sono le più note. Funzionano ionizzando l’idrogeno intorno all’anodo in modo che i protoni possano passare attraverso la membrana per raggiungere il catodo mentre gli elettroni vengono convogliati con un circuito esterno verso il carico a cui forniscono la potenza elettrica.
In genere le PEM, per le proprie membrane, usano il Nafion, materiale prodotto dall’azienda chimica DuPont. Un nuovo tipo di membrana è quella in polibenzimidazolo (PBI). Si tratta di un materiale relativamente economico che permette alle celle di lavorare a temperature tra i 125 e i 200 °C riducendo le perdite dovute alla catalisi. L’alta temperatura di funzionamento permette una tolleranza molto maggiore al monossido di carbonio.
Il catalizzatore presente sui elettrodi è quasi sempre in platino. I nuovi modelli al platino e rutenio sono meno critici in quanto hanno una tolleranza maggiore al monossido di carbonio.
Sono state progettate delle celle PEM che utilizzano direttamente metanolo o acido formico al posto dell’idrogeno. In entrambi i casi, sono adatte soprattutto alle applicazioni di bassa potenza.

Pile a ossido solido (SOFC)
Nelle pile a ossido solido l’ossigeno passa attraverso un materiale ceramico (zirconia drogata con ossido d’ittrio) per raggiungere il combustibile che può essere idrogeno, idrocarburi e perfino il monossido di carbonio. Sono adatte per le stazioni di produzione elettrica fisse e sconsigliate per le applicazioni mobili. Infatti:
- lavorano ad altissime temperature (800/1000°C) e quindi pongono problemi di sicurezza
- sono costituite da materiali ceramici quindi piuttosto fragili
- hanno un avvio molto lento dell’ordine delle 8 ore

Le celle alcaline (AFC)
Usate nelle missioni spaziali, le pile alcaline , non hanno un futuro in non tollerano la presenza di CO2 presente nell’atmosfera terrestre.

Celle a carbonato fuso (MCFC)
Le pile a combustibile a carbonato fuso (MCFC) lavorano con un liquidi corrosivo ad alta temperatura (circa 600 °C) e quindi presentano problemi tecnici e di sicurezza.

Celle a metanolo diretto (DMFC)
Le celle a metanolo diretto (DMFC) lavorano a bassa temperatura utilizzando come combustibile il metanolo e come comburente l’ossigeno presente nell’aria in ingresso preriscaldata a circa 80 °C. Come catalizzatori si usano leghe Platino-Rutenio.