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Un nuovo materiale ceramico per celle a combustibile


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Nicola Ventura

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<div style="text-align: justify;"><img style="margin: 5px; float: left;" alt="fuelcell" src="images/stories/redazione/generiche/Ecocarburanti/fuelcell.jpg" height="103" width="100" />Un nuovo materiale ceramico descritto sull'ultimo numero di “Science” potrebbe rappresentare un passo decisivo per le celle a combustibile a ossido solido, dispositivi che generano elettricità direttamente da un ampia gamma di combustibili liquidi e gassosi senza la necessità di separare l'idrogeno.
<br /><br />
<br />Sebbene la durata a lungo termine del nuovo materiale conduttore a ioni miscelati debba ancora essere dimostrata, il suo sviluppo potrebbe consentire di affrontare due dei maggiori problemi con questo tipo di celle: la tolleranza allo zolfo nei combustibili e la resistenza ai residui di carbonio. <br /><br />Un ulteriore vantaggio sarebbe quello di garantire una conversione del combustibile in elettricità più efficiente di altre tecnologie convenzionali, e a temperature più basse, riducendo potenzialmente i costi dei materiali e di fabbricazione. <br /><br />Come tutte le celle a combustibile, le celle a ossido solido (SOFC) utilizzano un processo elettrochimico per produrre elettricità ossidando un combustibile. Come dice il nome, i SOFC utilizzano un elettrolita ceramico, un materiale noto come zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ). <br /><br />L'anodo della cella a combustibile utilizza un composto costituito da YSZ e nichel. Questo anodo fornisce un'eccellente attività catalitica per l'ossidazione del combustibile, una buona conducibilità per la raccolta della corrente generata, e la compatibilità dell'elettrolita contenuto nella cella, che è anch'esso YSZ. <br /><br />Ma il materiale ha tre inconvenienti significativi: anche piccole quantità di zolfo presente nel combustibile contaminano l'anodo riducendone drasticamente l'efficienza, e gli idrocarburi determinano depositi di carbonio sull'anodo e poiché l'YSZ ha una conducibilità limitata a basse temperature. <br /><br />Di conseguenza, i combustibili utilizzati nelle SOFC, come per esempio il gas propano, devono essere purificati per rimuovere lo zolfo, con un incremento notevole dei costi. <br /><br />Inoltre, l'acqua in forma di vapore deve essere immessa in un reformer che converte gli idrocarburi in idrogeno e monossido di carbonio prima di alimentare le celle a combustibile, aggiungendo complessità al sistema e riducendone l'efficienza. Infine, l'operatività ad alta temperatura implica che le celle debbano essere costruite con materiali costosi. <br /><br />Il nuovo materiale, denominato BZCYYb (Barium-Zirconium-Cerium-Yttrium-Ytterbium Oxide) e sviluppato di Meilin Liu della School of Materials Science and Engineering del Georgia Institute of Technology, risolve tutti e tre i problemi dell'anodo, poiché tollera la presenza di solfuro di idrogeno in concentrazioni di 50 parti per milione, non accumula carbonio e può funzionare a temperature di “soli” 500 gradi Celsius. <br /><br />Per questi motivi, potrebbe essere utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni; come rivestimento degli anodi a Ni-YSZ convenzionali, come sostituto dell'YSZ nell'anodo o dell'intero sistema elettrolitico.</div>
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<div style="text-align: justify;">Fonte: <a href="http://www.venetonan...it</a></div><br />
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