di IW4BLG Pierluigi Poggi
INTRODUZIONE
Questo articolo nasce dalla voglia di sperimentare ed innovare dello scrivente, dove per innovare intende in questo caso, fare “cose vecchie in modo nuovo”.
Da sempre le nostre radio hanno impiegato come fonte di alimentazione le classiche batterie (nelle diverse evoluzioni tecnologiche) e l’energia di rete, mentre negli ultimi anni, alcuni sperimentatori, hanno alimentato le loro radio con pannelli solari.
Il mondo dell’energia è in continua evoluzione e nuove opportunità si aprono al futuro. Una di queste, sono le celle a combustibile e proprio di come sviluppare un piccolo ricevitore alimentato ad idrogeno tramite fuel-cell parleremo in questo articolo.
LE FUEL CELLS
Una pila a combustibile (dal nome inglese fuel cell) è un dispositivo elettrochimico che genera energia elettrica direttamente da certe sostanze in assenza di alcun processo di combustione termica.
Pur cominciando a salire alla ribalta della cronaca sono in tempi molto recenti, la loro scoperta risale ai primi decenni dell’800, quando Sir William Robert Grove sulla base del lavoro teorico sviluppato da Christian Friedrich Schönbein, realizzò la prima cella a combustibile della storia in cui una miscela di idrogeno ed ossigeno in presenza di un idoneo elettrolita, produceva elettricità e come unico “prodotto di scarto”, acqua.
La piccola potenza generata fece abbandonare lo sviluppo dell’idea per quasi un secolo, quando nel 1932 il Dr. Francis T. Bacon riprese gli studi e ne comincio uno sviluppo sistematico che lo portò a dimostrarne l’efficacia all’inizio degli anni ’50 con una saldatrice alimentata da una pila a combustibile da 5 kW!
Da quel momento l’industria prese a sviluppare la tecnologia in maniera sempre più efficiente ed economica. Nella prima metà degli anni sessanta, la General Electric, produsse un sistema per la produzione di destinato alle navicelle spaziali Gemini ed Apollo della NASA.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Il principio alla base delle fuel cell è quello della generazione diretta di una forza elettromotrice, a partire dalle sostanze reagenti (ad esempio idrogeno ed ossigeno) per mezzo di una reazione elettrochimica.
Il processo di generazione è “filosoficamente” simile a quanto accade nelle comuni pile elettriche in quanto l’energia chimica viene convertita direttamente in elettrica, ancorché ben diverso da un punto di vista chimico-fisico.
Il tutto è ben distinto dai consueti processi di conversione di energia quali i generatori elettrici azionati da macchine a combustione termica. In questi infatti, l’energia chimica del combustibile viene trasformata prima in calore, poi in energia meccanica ed infine in elettrica. Ad oggi, le macchine termiche generatrici più efficienti, quali le turbine a gas combinate con turbine a vapore e grandi alternatori, raramente sfiorano il 60% il rendimento globale. Come riferimento, pensiamo anche come nei motori alternativi a combustione interna delle più moderne vetture, già il solo rendimento di trasformazione in energia meccanica è spesso al di sotto del 30%.
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