Pile a Combustibile, la grande promessa

Roma - Grazie a Toshiba, a partire dal primo trimestre del 2009 potremo finalmente vedere sul mercato i primi dispositivi commerciali alimentati da pile a combustibile (fuell cell). Si tratta della prima apparizione pubblica di una tecnologia lungamente attesa e dalla quale ci si aspetta molto. Ma come funzionano questi "cosi" ed in quale modo possono cambiare la nostra vita?

Pile e Pile a Combustibile
Le normali pile a ioni di litio usate sui telefoni cellulari e sui computer portatili sono accumulatori di energia elettrica. Per caricarle si fornisce loro energia elettrica fino a "riempirle". Questa energia viene usata per alimentare una reazione chimica che procede finché sono disponibili i reagenti. Quando la batteria viene utilizzata, una reazione chimica inversa alla precedente fornisce l'energia elettrica di cui abbiamo bisogno. La pila si scarica quando si esauriscono i reagenti necessari alla reazione. A quel punto, la pila è "vuota" e la si può nuovamente caricare. Di conseguenza, una pila è solitamente un dispositivo chiuso, sigillato, da cui non entra e non esce niente (a parte la corrente elettrica). Lo si può concepire come un "contenitore riutilizzabile" di energia elettrica.

A dispetto del suo nome, una pila a combustibile è invece un motore a tutti gli effetti. Più esattamente, si tratta di un generatore di corrente elettrochimico. Si tratta cioè di un dispositivo che converte energia da una forma all'altra (energia chimica in energia elettrica, nel nostro caso). Si alimenta la pila con un combustibile (da cui il nome) e questa fornisce energia elettrica. Quando si smette di fornire il combustibile, la pila smette di produrre energia elettrica. La pila accetta in ingresso un combustibile (nel nostro caso una miscela di alcol metilico al 3% in acqua distillata), un comburente (l'ossigeno contenuto nell'aria atmosferica) e rilascia allo scarico un flusso di aria calda che contiene l'acqua (vapore) e l'anidride carbonica prodotte dalla combustione. La pila a combustibile è quindi attraversata da un flusso di sostanze e produce un flusso di energia.

In altri termini, una pila a combustibile funziona esattamente come un normale motore a scoppio collegato ad un generatore di corrente.
La differenza, naturalmente, è che non c'è nessuno scoppio. La produzione di energia elettrica è resa possibile da una apposita membrana e da un apposito catalizzatore che si trovano all'interno della pila. Il combustibile e il comburente vengono portati sui due lati della membrana ed entrano in contatto tra di loro grazie ai pori della membrana stessa. Un apposito catalizzatore (platino + rutenio) "stimola" la reazione tra l'alcol metilico e l'ossigeno atmosferico. Questa reazione rilascia degli elettroni che vengono catturati, incanalati lungo dei fili di rame e portati al telefono cellulare. Questo flusso di elettroni è, appunto, la corrente elettrica (a 3,6 volt) che alimenta il dispositivo. La stessa reazione chimica produce anche un flusso di protoni (nuclei di idrogeno) che attraversano la membrana, completando la reazione sull'altro lato.

Si tratta quindi di una reazione controllata, che avviene all'interno di una soluzione acquosa, non di una combustione libera ed esplosiva come quella che ha luogo all'interno di un motore a scoppio.