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Toshiba inventa la nuova pila...
Toshiba, sempre alla ricerca di nuove tecnologie in ambito portatile, ha inventato la prima batteria al metanolo, nuova fonte di energia poco pi? grande di una carta di credito.
Questa permette di alimentare cos? telefonini e apparecchiature portatile di piccole dimensioni senza problemi di spazio.

Fonte:Tom's HW



Link alla notizia: http://www.hw-vault.com/news.php?id=1965

DMFC
Direct methanol fuel cells

Introduzione:
Le celle a combustibile a metanolo sono intrinsecamente meno efficienti delle celle ad idrogeno.
Ciononostante, per molti usi soprattutto per quanto riguarda le piccole potenze e le applicazioni mobili, stanno entrando in concorrenza con i sistemi di accumulazione di energia di tipo chimico,come lo sono le pile Li-ion.
Questo e’ agevolato dal fatto che le celle ad idrogeno necessitano di sistemi di stoccaggio del combustibile che occupano una grandissima parte del peso complessivo, tale che l’idrogeno avendo una densità energetica di 119,9 MJ/kg (contro i soli 19,9 MJ/kg del metanolo) si trova ad avere densità nette tra gli 0,72 e gli 8,27 MJ/kg a seconda del tipo di contenimento contro i 18,9 MJ/kg del metanolo. (Fuel cells systems explained, second editino,wiley, 2003).

Le reazioni

Il difetto principale del metanolo per quanto riguarda il suo uso in celle a combustibile e’ legato alla lentezza con cui si combina,e cio’ e’ dovuto ai vari passaggi intermedi. Infatti partendo dal metanolo (CH3OH) la reazione procede verso la perdita di un H, formando CH2OH, ma gia’ a questo punto la reazione può procedere verso due differenti composti: CHOH (instabile), oppure CH2O (formaldeide, stabile).A sua volta CHOH evolve in COH oppure in CHO. Il COH evolve in CO, il CHO (prodotto anche dell’evoluzione della formaldeide) puo’ a sua volta evolere in CO oppure in HCOOH (acido formico,stabile),il quale evolve in COOH e infine in CO2.
Queste reazioni sono tutte possibili, ma dato che alcune prtano alla formazione di CO (che avvelena il catalizzatore) devono essere evitate. La reazione verso la quale si cerca di portare i vari omposti intermedi e’ quindi quella che passa per successivi composti stabili:

CH3OH----CH2OH----CH2O----CHO----HCOOH----COOH----CO2


Sebbene anche I composti intermedi (formaldeide, acido formico) possano essere usati direttamnte per alimentare la cella, questo nella stragrande maggioranza dei casi non si fa perchè la reazione da metanolo muove 6 elettroni per molecola menre le altre solo 2 o 4. (si usano anche celle di piccola potenza ad acido formico per evitare la formazione di CO)
La reazione complessiva in una cella DMFC e’ quindi:

CH3OH+ 11/2 O2------------2H2O+CO2

La struttura fisica


La cella e’ costituita da varie parti: l’anodo e il catodo (gli “elettrodi”), composti generalmente da polvere di carbonio oppure da schiuma metallica contenenti piccolissime quantità di catalizzatore disperse con vari metodi (50:50 Pt/Ru per circa 2 mg/cm^2 contro i 0,2 mg/cm^2 di solo Pt per le celle ad idrogeno), l’elettrolita (conduttore ionico) e le piastre bipolari che hanno il triplo incarico di garantire la continuità elettrica tra le celle in serie e di contenere da un lato i condotti che forzano il combustibile (o l’aria) ad attraversare la zona impregnata dal catalizzatore, e di contenere nel loro spessore i condotti per la circolazione dell’aria o dell’acqua di raffreddamento.



I problemi

La cella utilizza un elettrolita fondamentalmente identico a quello usato nelle celle PEM ad idrogeno, cioè una base polimerica (fluoroetilene, che si ottiene dl polietilene sostituendo i 4 fluoro ai 4 idrogeni e poi attaccando mediante un ossigeno una catena con una testa solforica) che va mantenuta idratata. Questo fatto implica che in qualche modo venga portata acqua all’interno della membrana. In questo caso l’acqua viene prodotta nella reazione, ma con la concentrazione di metanolo derivante dalla produzione della sola acqua di reazione si otterrebbe un eccessivo flusso di metanolo attraverso la membrana, cosa che porta ad un decadimento delle prestazioni della cella a causa del mancato “ponte” degli elettrodi per il completamento della reazione oltre ad un abbassamento della tensione della cella stessa..
Quindi si rende necessario l’utilizzo di una miscela acqua/metanolo al 3% in peso (Shukla et al. 1998, etc), oltre all’ispessimento dell’elettrolita (0.15-0.20 mm, DuPont Nafion 0,18mm), piu’ del doppio rispetto ad una cella ad idrogeno, il che comporta un aumento della resistenza della cella.
Questo significa che c’e’ la necessitàdi mantenere monitorato il livello di metanolo all’anodo.
Inoltre il flusso di crossover e’ inversamente proporzionale alla corrente operativa della cella, il che significa che la cella dovrebbe più o meno funzionare alla massima potenza.

La reazione produce all’anodo (occupato dalla miscela liquida) di bollicine di CO2 che deve essere evacuato il piu’ in fretta possibile, per evitare che porti con se un elevato quantitativo di metanolo che tende ad evaporare col salire della temperatura e per evitare che occupi prezioso spazio attraverso il catalizzatore riducendo così l’efficienza della cella.
Vari metodi di evacuazione del CO2 sono in sviluppo e questo e’ certamente il settore di maggior sviluppo di queste celle.
Ci sono inoltre problemi legati all’elevata tossicità del metanolo, i cui vapori sono tossici a partire da 25000ppm, e al sottoprodotto acido formico che crea problemi seri a livello di acidificazione del sangue. Fortunatamente il metanolo non sembra avere effetti cancerogeni e piccole esposizioni non provocano danni anche se ripetute frequentemente,in quanto il corpo riesce a smaltire e non accumula.
Per questi motivi, si rende praticamente obbligatorio l’uso del metanolo in forma liquida.


Caratteristiche elettriche

Le celle dmfc hanno attualmente (2003) una poenza disponibile fino a 60 mW/cm2 di elettrodo, con uno spessore di 0,3 cm per cella (in media) per una densità di potenza di 50 mW/cm3 compreso tutto lo scatolamento cn una tensione operativa di 0,3V riferita ad un rendimento elettrico tipico del 27%,mentre considerando tutta la cella, comprese le perdite di combustibile attraverso l’elettrolita il rendimento scende al 22% circa.
Si consideri che la potenza cresce di un fattore prossimo a 4 passando da una temperatura di funzionamento di 22°C ad una di 77°C.




non so se e' esattamente la tecnologia usata da loro, queste cose le ho dedotte dal libro "Fuel cells systems explained"