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La cella a combustibile PEM è concettualmente un dispositivo elettrochimico di conversione energetica relativamente semplice. In pratica, tuttavia, riuscire a far funzionare la cella a combustibile in modo affidabile nelle condizioni operative richieste per periodi di tempo prolungati non è così semplice. Per esempio, temperature elevate (al di sopra di 100 °C) e umidità influiscono sulle prestazioni della membrana, che ha bisogno della giusta quantità di acqua per funzionare.
Il progetto IMMEDIATE (Innovative autoMotive MEa Development – implementation of Iphe-genie Achievements Targeted at Excellence) della Comunità Europea è stato creato per sviluppare migliori membrane ed elettrodi (MEA) per le celle a combustibile PEM, in grado di funzionare da una temperatura inferiore al punto di congelamento fino a 120 °C, con un’umidità relativa del 25 %. I membri del consorzio hanno sviluppato anche catalizzatori per le celle a combustibile PEM che riducono ulteriormente l’utilizzo di platino (Pt), migliorando le prestazioni e la stabilità elettrochimica del catalizzatore.
Questo risultato è stato ottenuto progettando nuovi materiali per gli strati di diffusione del gas e ottimizzando la composizione e la morfologia sia dello strato microporoso che degli elettrodi. I ricercatori hanno sviluppato anche nuovi ionomeri con un’elevata conduttività protonica e un’alta stabilità termica e dimensionale.
Il processo di valutazione si è concentrato su due aree: determinare le prestazioni e la durata dei MEA durante l’utilizzo da parte di autobus urbani, e stimare il costo di un gruppo motopropulsore alternativo sulla base del costo del MEA.
Sono stati inoltre progettati e meticolosamente caratterizzati nuovi materiali di supporto in carbonio con area superficiale intermediata e struttura dei pori ottimizzata. Inoltre, sono state sviluppate e ottimizzate due procedure di preparazione del catalizzatore ad alto carico di Pt.
Il MEA di IMMEDIATE ha mostrato una durata eccellente, con oltre 500 ore di impegnativi test su autobus operativi. Il costo del MEA è diminuito molto, e si prevedono notevoli riduzioni nei costi totali stimati del gruppo motopropulsore, dato che le parti del sistema contribuiscono in modo significativo ai costi totali. Inoltre, temperature e umidità di funzionamento migliorate dovrebbero incrementare notevolmente la commerciabilità della tecnologia delle celle a combustibile PEM.
