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Pratiche celle a combustibile per l'elettronica
Un nuovo schema per la creazione di un dispositivo compatto che converta in modo efficiente il metanolo in idrogeno potrebbe rendere pratico l'inserimento di celle a combustibile in computer portatili e altri dispositivi elettronici portatili. Un dispositivo del genere potrebbe consentire a un laptop di funzionare per 50 ore e di essere ricaricato istantaneamente sostituendo un piccolo pacco di carburante.
disegno caldo: Un nuovo piano per un processore di combustibile (in alto) che potrebbe essere utilizzato nelle celle a combustibile prevede la disposizione di una serie di reattori in tubi concentrici. Al centro c'è un combustore, circondato da camere per riscaldare metanolo e acqua, estrarre l'idrogeno dal metanolo e rimuovere il monossido di carbonio. L'immagine in basso mostra un'opzione per l'integrazione del processore del carburante con una cella a combustibile a idrogeno.
Le celle a combustibile alimentate da metanolo o da un altro combustibile liquido sono state a lungo considerate una soluzione alle crescenti esigenze energetiche dell'elettronica portatile. Ma le celle a combustibile che convertono il metanolo direttamente in elettricità sono ingombranti. Le celle a combustibile che funzionano a gas idrogeno sono molto più compatte, ma l'idrogeno, a differenza del combustibile liquido, occupa troppo spazio.
Un compromesso ideale sarebbe un sistema che utilizza una cella a combustibile a idrogeno ma immagazzina l'idrogeno in forma liquida come metanolo fino a poco prima che sia necessario. L'idrogeno verrebbe liberato in una serie di passaggi in un processore di carburante che include il riscaldamento del carburante per vaporizzarlo, il riscaldamento dell'acqua per il reforming del vapore e ulteriori reazioni per la rimozione del monossido di carbonio. Ma la sfida è stata renderli entrambi piccoli ed efficienti.
Alla riunione dell'American Chemical Society (ACS) della scorsa settimana a Boston, Ronald Meglio , professore di ingegneria chimica presso lo Stevens Institute of Technology, a Hoboken, NJ, ha descritto un nuovo sistema che potrebbe risolvere il problema.
A differenza dei progetti precedenti, in cui le diverse fasi di lavorazione sono integrate in strati piani successivi, Besser propone un design cilindrico in cui gli strati formano tubi concentrici. In un tale progetto, il calore si diffonde in tutte le direzioni da un combustore al centro, facilitando le reazioni necessarie. Per mantenere ogni strato alla temperatura ottimale, avrebbe incorporato gli aerogel, un tipo di isolamento relativamente nuovo. Per ridurre i costi, propone di utilizzare plastiche avanzate per diversi strati.
Il processore del carburante per generare i 20 watt di potenza necessari per un laptop o una grande radio avrebbe un diametro di 4,8 centimetri e una lunghezza di 10 centimetri. L'aggiunta della cella a combustibile e dello stoccaggio del carburante potrebbe significare altri 20 centimetri di lunghezza, stima Besser, ma il processore sarebbe comunque abbastanza piccolo da stare in un laptop. Considerando l'intero pacchetto, il sistema immagazzinerebbe circa 1.000 wattora per chilogrammo; le batterie migliori raggiungono solo 300 wattora per chilogrammo e le batterie dei laptop possono essere circa la metà di questo. Besser afferma che un tale sistema potrebbe potenzialmente fornire da 5 a 10 volte la quantità di energia di una batteria.
Jamie Holladay , presidente di sessione alla conferenza ACS, è ottimista sul fatto che il sistema possa funzionare. Tuttavia, afferma che la sua ricerca suggerisce che potrebbe non essere possibile incorporare uno strato di plastica, poiché potrebbe deteriorarsi nel tempo. Invece, potrebbe essere possibile utilizzare uno strato esterno in metallo o ceramica.
Un certo numero di gruppi di ricerca presso aziende e laboratori accademici e governativi hanno sviluppato componenti per celle a combustibile che potrebbero essere presto pronti per essere incorporati nei prodotti, sebbene Holladay non si aspetti di vederli sul mercato per almeno altri due anni. (Vedi Celle a combustibile migliori per laptop.) Ci sono ancora problemi da risolvere con le celle a combustibile a idrogeno. Ad esempio, tali celle a combustibile producono acqua mentre producono elettricità e trovare un modo per sbarazzarsi di quell'acqua senza influenzare l'elettronica circostante in un laptop è una sfida, dice. Inoltre, le celle a combustibile sono ancora costose. Se un sistema a celle a combustibile costa tre o quattro volte di più di una batteria, chiede Holladay, perché non acquistare solo batterie extra per lunghi viaggi?
E molti esperti ritengono che le celle a combustibile non appariranno mai ampiamente nell'elettronica di consumo. Dubitano che i regolatori, ad esempio, consentiranno ai passeggeri di portare liquidi infiammabili su un aereo, anche in piccole quantità e accuratamente imballati all'interno del sistema.
Tuttavia, i sostenitori della tecnologia indicano numerose applicazioni pratiche. Gli operatori di emergenza con potenti radio da 20 watt hanno bisogno di fonti di energia che possano funzionare per giorni o settimane senza un pronto accesso alla rete elettrica. (Vedi Stampa di celle a combustibile.) Anche i militari potrebbero essere un cliente importante, utilizzando la tecnologia per sostituire le batterie.