Idrogeno e fuel cell: applicazioni e prospettive future nel settore aeronautico

Lo scopo di questo elaborato è di ottenere una visione più chiara di come l’idrogeno può essere adottato come vettore energetico in sostituzione degli attuali combustibili fossili utilizzati nel settore aeronautico e in particolare nelle fuel cell, andando ad approfondire il funzionamento delle celle a combustibile con membrana a scambio protonico (PEMFC) e le loro applicazioni nel campo aeronautico. Sono riportati inizialmente i principali metodi di produzione e stoccaggio di idrogeno, dove l’elettrolisi dell’acqua trova spazio come il più promettente in un’ottica di sostenibilità ambientale e purezza dell’idrogeno ottenuto, successivamente vengono analizzati gli effetti che lo stesso può avere sui materiali, come l’infragilimento (hydrogen embrittlement, HE) il quale può portare a fenomeni degradativi nei materiali, principalmente metalli. Vengono poi introdotte le celle a combustibile, dispositivi in grado di utilizzare idrogeno e ossigeno per generare energia elettrica e che hanno il vantaggio di ottenere unicamente H2O come sottoprodotto, non producendo emissioni inquinanti. È presentato come sia necessario uno sviluppo di nuovi materiali da utilizzare nei componenti delle PEMFC, per ovviare ai fenomeni indotti dall’utilizzo di idrogeno e dalle differenti condizioni operative di pressione, temperatura e umidità, che possono danneggiare la membrana PEM e gli altri elementi della cella, inoltre gli attuali catalizzatori adottati a base di particelle di platino supportate da nanostrutture di carbonio comportano costi elevati. Sono infine indicate le principali tipologie di architetture ibride (HEP) che utilizzano le PEMFC come generatori di corrente accoppiate a motori elettrici (EM) o a combustione interna (ICE).