Un generatore di celle a combustibile è un dispositivo che genera elettricità attraverso reazioni elettrochimiche invece della combustione del carburante. Sebbene siano spesso associati alle tecnologie dell’idrogeno puro, i generatori di celle a combustibile possono utilizzare una varietà di fonti di combustibile, compresi i combustibili fossili tradizionali come il gas naturale. Un generatore di celle a combustibile utilizza più celle a combustibile raggruppate in uno “stack” insieme a componenti di supporto per produrre elettricità della tensione e della corrente desiderate. I generatori che utilizzano la tecnologia delle celle a combustibile sono stati prodotti in una varietà di dimensioni, che vanno dalle piccole unità portatili ai generatori delle dimensioni di un trattore-rimorchio in grado di alimentare le piccole città.
Al centro di qualsiasi generatore di celle a combustibile ci sono le celle a combustibile, che utilizzano reazioni elettrochimiche piuttosto che la combustione di carburante per produrre elettricità. Ciò rende la tecnologia delle celle a combustibile molto più pulita rispetto ai generatori convenzionali, che producono sottoprodotti come cenere, anidride carbonica e inquinanti che formano smog mentre si accendono e bruciano carburante. Esistono molti tipi di celle a combustibile e un’ampia varietà di materiali può essere utilizzata nella loro costruzione, ma il principio di base rimane lo stesso: una fonte di combustibile innesca più reazioni chimiche con i componenti della cella a combustibile per produrre elettroni. Sebbene siano spesso considerate sinonimo di energia a idrogeno, le celle a combustibile possono utilizzare combustibili fossili tradizionali come il gas naturale. Un combustibile alternativo, come il biogas o il metano, può essere utilizzato anche in molti progetti.
Una singola cella a combustibile da sola non può creare abbastanza elettricità per essere utile nella maggior parte delle applicazioni, quindi sono spesso raggruppate in ciò che è noto come pila di celle a combustibile. Il numero di singole celle in uno stack dipende dall’uso previsto del sistema e un grande generatore di celle a combustibile può includere più stack. Oltre allo stack o ai stack, il generatore contiene altri componenti come isolamento, serbatoi di stoccaggio del carburante e dispositivi utilizzati per estrarre l’idrogeno da diverse fonti di carburante. Se il generatore viene utilizzato per integrare o sostituire la rete elettrica, è necessario utilizzare un inverter per convertire la corrente continua (DC) prodotta dalle celle a combustibile in corrente alternata (AC) utilizzata nella rete e negli elettrodomestici.
Poiché il numero di celle a combustibile in una pila può variare, un generatore di celle a combustibile può essere disponibile in un’ampia gamma di dimensioni. Alcuni prodotti molto piccoli sono destinati alla ricarica di dispositivi elettronici di consumo, come telefoni cellulari e computer portatili. I generatori di celle a combustibile residenziali, che di solito producono tra 1 e 5 kilowatt, vengono spesso utilizzati in un sistema chiamato sistema di cogenerazione (CHP) per fornire a una casa sia elettricità che calore. Le unità di dimensioni più grandi del trattore-rimorchio possono essere utilizzate dalle società di servizi pubblici per immettere energia extra nella rete elettrica durante i periodi di forte domanda. Sono state prodotte unità mobili per alimentare automobili, autobus, sottomarini e persino veicoli spaziali.