Redazione 
Si sono recentemente svolti presso il Centro idrogeno e celle a combustibile (ZBT) di Duisburg, in Germania, i test di permeabilità delle nuove guarnizioni in silicone e poliuretano per Fuel Cell PEM sviluppati dalla tedesca Wevo-Chemie. Obiettivo del progetto quello di lanciare sul mercato prodotti pronti e affidabili in grado di garantire una tenuta ermetica ed impedire, nel tempo, possibili fuoriuscite di idrogeno (la cui molecola è la più piccola presente in natura).
Ampiamente utilizzate nel campo automobilistico, le celle a combustibile sono composte da diversi strati funzionali che differiscono l’uno dall’altro in termini di materiali, componenti e principio di funzionamento. Le piastre bipolari delle Fuel Cell PEM garantiscono una fornitura costante di idrogeno alle celle e, in parallelo, controllano il rilascio di energia elettrica.
Data l’alta infiammabilità dell’idrogeno, i materiali di tenuta devono essere altamente impermeabili ai gas e resistenti a condizioni operative complesse, come temperature elevate continue sino a 120 ° C.
Le guarnizioni liquide in silicone attualmente presenti sul mercato presentano alcuni svantaggi come, per esempio, la permeabilità ai gas generalmente elevata e la loro scarsa adesione alla maggior parte dei substrati.
Wevo-Chemie è partita da questo punto per la progettazione delle nuove guarnizioni a base poliuretano e silicone la cui affidabilità è stata comprovata dal ZBT, uno dei principali istituti di ricerca in campo idrogeno presenti in Europa. Uno dei prodotti a base silicone testati presentava un coefficiente di permeazione dell’idrogeno molto basso, circa 130 E-8 cm²/s dopo un tempo di misurazione di 16 ore; tendenzialmente i siliconi a polimerizzazione per addizione tradizionali presentano un coefficiente compreso tra 500 e 1000 E-8 cm²/s.
Anche i sigillanti poliuretanici Wevo hanno superato egregiamente i test. Rispetto alla gamma in silicone, hanno evidenziato una permeabilità all’idrogeno ancora inferiore a seconda dell’impostazione della durezza Shore (una delle prove meccaniche statiche utilizzabili per misurare la durezza dei materiali in plastica e gomma): il coefficiente variava tra circa 30 e 70 E-8 cm²/s, sempre in un tempo di misurazione di 16 ore.
Questi prodotti in poliuretano aderiscono inoltre molto meglio ai diversi substrati delle piastre bipolari impedendo così alla struttura di staccarsi durante il processo di produzione e di impilamento. Anche la polimerizzazione risulta molto più rapida rispetto ai siliconi, un elemento da tenere in considerazione quando si tratta di produzione automatizzata a volumi elevati.
Grazie alle ottime proprietà di adesione, i prodotti a base poliuretanica sviluppati da Wevo possono essere impiegati anche come sigillanti sia all’interno della pila a combustibile che nei sistemi di bilanciamento degli impianti (BOP): oltre a legare insieme l’intera pila è possibile unire e sigillare simultaneamente i due semi gusci delle piastre metalliche bipolari, un metodo di giunzione che può essere impiegato come alternativa alla saldatura laser.
I test condotti a Duisburg hanno dimostrato ottime performance anche nel campo della produzione di idrogeno verde. Gli impianti di elettrolisi alcalina richiedono sistemi adesivi con una resistenza chimica ancora più elevata rispetto alla tecnologia a membrana polimerica, perché questo tipo di elettrolizzatore ampiamente utilizzato funziona con una soluzione acquosa di idrossido di potassio (30-35% KOH) a 90-95 °C come elettrolita. La maggior parte dei sistemi adesivi e sigillanti organici non è in grado di resistere a tali condizioni in modo permanente. Una resina epossidica Wevo appositamente ottimizzata, altamente reticolata e resistente agli agenti chimici, che nella sua forma tixotropica è adatta per l’applicazione di perline adesive, è uno dei pochi prodotti attualmente disponibili in grado di soddisfare questi requisiti. Wevo sta attualmente collaborando con vari istituti di ricerca e partner industriali al fine di offrire più soluzioni in questo settore in futuro.
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