Celle a combustibile efficienti in termini di costi per i trasporti

Le celle a combustibile sono dei dispositivi elettrochimici di conversione dell’energia. Esse trasformano l’energia presente nei legami chimici in energia elettrica con l’acqua come sottoprodotto al posto dell’anidride carbonica, promettendo un considerevole impatto su emissioni e cambiamento climatico. Tuttavia, per una diffusa adozione da parte del mercato sono necessarie ulteriori riduzioni dei costi e/o incrementi dell’efficienza. L’UE sta supportando il progetto NANO-CAT (Development of advanced catalysts for PEMFC automotive applications) per affrontare una delle principali barriere alla riduzione dei costi.

Le PEMFC hanno due elettrodi in platino (Pt), un anodo e un catodo, dove avvengono le reazioni chimiche agevolate da catalizzatori. I catalizzatori accelerano le reazioni e poggiano su substrati solidi (supporti del catalizzatore), solitamente a base di carbonio. Gli studi hanno indicato che il costo del catalizzatore è pari al 25 % del costo dello stack a combustibile.

Il platino è un metallo raro e costoso. Il suo costo per l’assemblato membrana elettrodi (MEA) può essere ridotto o aumentando la densità energetica per un dato carico di Pt o riducendo il carico di Pt per una data densità energetica. Con meno Pt, un’attività più elevata o durate più lunghe, il team avrà fornito l’alternativa a basso costo ai tradizionali catalizzatori al Pt di cui il mercato ha bisogno.

Gli scienziati di NANO-CAT stanno sviluppando nuovi catalizzatori nanostrutturati al Pt o persino privi di Pt (bio-ispirati) per ridurre al minimo l’uso del platino pur migliorando allo stesso tempo l’attività catalitica. Inoltre, lo sviluppo di innovativi supporti resistenti alla degradazione fatti con nanotubi di carbonio funzionalizzati o con ossidi metallici conduttivi riduce ulteriormente il carico di Pt necessario per risolvere i problemi di degradazione.

Entro il primo periodo di riferimento il team ha depositato dei catalizzatori in Pt e in leghe basate sul Pt disponibili in commercio su nuovi supporti robusti creati dagli scienziati del progetto. Essi verranno integrati in MEA, celle e stack per essere sottoposti a test di invecchiamento accelerato. Inoltre, i ricercatori hanno già dimostrato le migliori prestazioni di un nuovo catalizzatore senza Pt per le reazioni sia all’anodo che al catodo.

I catalizzatori avanzati per le PEMFC sviluppati nell’ambito del progetto NANO-CAT promettono di superare l’ultima importante barriera all’adozione diffusa da parte del mercato delle PEMFC per il settore del trasporto. Mirati a ridurre il costo e/o ad aumentare la densità energetica del MEA, i catalizzatori incoraggeranno l’uso delle celle a combustibile con importanti benefici per i produttori, l’ambiente e l’economia dell’UE.