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L’auto a carburante alternativo più discussa degli ultimi tempi è senz’altro l’auto ad IDROGENO! L’alternativa green al classico motore a combustione.
Quando si parla di auto ad idrogeno non si intende un motore che funzioni con un carburante ad idrogeno, ma parliamo di un veicolo con un motore elettrico che riceve energia elettrica da una cella a combustile ad idrogeno.
Al giorno d’oggi esistono due modi per far muovere un auto con motore elettrico:
1. Le batterie a IONI DI LITIO, ovvero la tecnologia più utilizzata, che nel 2020 ha registrato 1,42 milioni di unità vendute, il 147% in più del 2019.
2. Le FUEL CELL, celle a combustibile ad idrogeno, veicoli innovativi dei quali parleremo in questo video.
La prima cosa da dire sulle auto con alimentazione ad idrogeno e che non producono sostanze inquinanti, ma soltanto vapore acqueo come sottoprodotto che fuoriesce dallo scarico, alternativa più che valida per una società che vede crescere di anno in anno il tasso di inquinamento mondiale.
Ma vediamo nel dettaglio come funzionano questi particolari veicoli.
Le auto ad idrogeno sfruttano una cella a combustibile posizionata al centro della vettura; una cella a combustibile è un dispositivo elettrochimico in grado di convertire direttamente l’energia chimica in energia elettrica. Il principio di funzionamento della cella a combustibile fu scoperto nel 1839 dal fisico inglese William Grove. Accanto alla cella a combustibile troviamo un serbatoio in fibra di carbonio capace di resistere a 700 bar di pressione per il rifornimento del veicolo.
All’interno della cella a combustibile avviene un procedimento inverso a quello dell’elettrolisi che abbiamo visto in un nostro precedente video (come si produce l’idrogeno), quindi con l’unione di idrogeno ed ossigeno si ottiene energia elettrica da trasferire ai motori del veicolo.
La cella a combustibile è composta da un anodo ed un catodo, ovvero un elettrodo negativo ed uno positivo, l’anodo è saturo di ossigeno mentra il catodo ossida l’idrogeno, dall’incontro tra ossigeno ed idrogeno avviene una reazione chimica (H2 + ½ O2 ? H2O) che produce elettricità e si ottiene materiale di scarto come calore ed acqua.
L’energia elettrica prodotta confluisce direttamente al motore elettrico che permetterà all’automobile di muoversi.
Una delle qualità dell’idrogeno è quella di avere una densità specifica di energia molto elevata, 40.000 watt per kilo, 236 volte in più rispetto all’energia specifica delle batterie a ioni di litio, questo vuol dire che le auto ad idrogeno sono più leggere e hanno più autonomia, inoltre il rifornimento di un serbatoio ad idrogeno richiede pochi minuti rispetto a diverse ore per ricaricare un auto con batteria a litio.
Con tutti questi vantaggi, ci si pone la domanda: come mai le auto ad idrogeno non vengono diffuse?
Quando si parla di auto ad idrogeno non si intende un motore che funzioni con un carburante ad idrogeno, ma parliamo di un veicolo con un motore elettrico che riceve energia elettrica da una cella a combustile ad idrogeno.
Al giorno d’oggi esistono due modi per far muovere un auto con motore elettrico:
1. Le batterie a IONI DI LITIO, ovvero la tecnologia più utilizzata, che nel 2020 ha registrato 1,42 milioni di unità vendute, il 147% in più del 2019.
2. Le FUEL CELL, celle a combustibile ad idrogeno, veicoli innovativi dei quali parleremo in questo video.
La prima cosa da dire sulle auto con alimentazione ad idrogeno e che non producono sostanze inquinanti, ma soltanto vapore acqueo come sottoprodotto che fuoriesce dallo scarico, alternativa più che valida per una società che vede crescere di anno in anno il tasso di inquinamento mondiale.
Ma vediamo nel dettaglio come funzionano questi particolari veicoli.
Le auto ad idrogeno sfruttano una cella a combustibile posizionata al centro della vettura; una cella a combustibile è un dispositivo elettrochimico in grado di convertire direttamente l’energia chimica in energia elettrica. Il principio di funzionamento della cella a combustibile fu scoperto nel 1839 dal fisico inglese William Grove. Accanto alla cella a combustibile troviamo un serbatoio in fibra di carbonio capace di resistere a 700 bar di pressione per il rifornimento del veicolo.
All’interno della cella a combustibile avviene un procedimento inverso a quello dell’elettrolisi che abbiamo visto in un nostro precedente video (come si produce l’idrogeno), quindi con l’unione di idrogeno ed ossigeno si ottiene energia elettrica da trasferire ai motori del veicolo.
La cella a combustibile è composta da un anodo ed un catodo, ovvero un elettrodo negativo ed uno positivo, l’anodo è saturo di ossigeno mentra il catodo ossida l’idrogeno, dall’incontro tra ossigeno ed idrogeno avviene una reazione chimica (H2 + ½ O2 ? H2O) che produce elettricità e si ottiene materiale di scarto come calore ed acqua.
L’energia elettrica prodotta confluisce direttamente al motore elettrico che permetterà all’automobile di muoversi.
Una delle qualità dell’idrogeno è quella di avere una densità specifica di energia molto elevata, 40.000 watt per kilo, 236 volte in più rispetto all’energia specifica delle batterie a ioni di litio, questo vuol dire che le auto ad idrogeno sono più leggere e hanno più autonomia, inoltre il rifornimento di un serbatoio ad idrogeno richiede pochi minuti rispetto a diverse ore per ricaricare un auto con batteria a litio.
Con tutti questi vantaggi, ci si pone la domanda: come mai le auto ad idrogeno non vengono diffuse?
Il problema principale è alla base, ovvero la sua produzione. Esistono diversi metodi per produrre idrogeno, il più diffuso è lo steam reforming, ma questo processo è molto inquinante perchè ha bisogno di combustibili fossili per la produzione. Altro problema è sicuramente la distribuzione dell’idrogeno alle varie stazioni di rifornimento. Purtroppo tutti questi complicati processi fanno si che il prezzo del carburante salga, oltre ad inquinare l’atmosfera per il modo cui lo si produce.
L’alternativa valida che molte aziende stanno studiando è quella di produrre l’idrogeno in piccole centrali posizionate all’interno della stazioni di servizio, preferibilmente con un processo di elettrolisi, molto meno inquinante dello steam reforming, in questo modo si riducono i costi e le emissioni di sostanze inquinante derivate dal trasporto del carburante.
Abbiamo parlato della particolarità dell’idrogeno come carburante, ma c’è da dire che molto particolare è anche il suo processo di stoccaggio. L’idrogeno ha una densità molto bassa come gas quindi per aumentare la densità effettiva ci sono due modi:
1. Attraverso una compressione dell’elemento con una forza pari a 790 atmosfere ed iniettarlo all’interno di serbatoi pressurizzati, facendo così perdiamo il 13% della sua efficienza energetica.
2. Oppure attraverso un processo di raffredamento; c’è da dire che l’idrogeno è l’elemento più difficile da liquefare, eccetto l’elio, quindi dev’essere portato ad una temperatura di -253°, ma questo comporta una perdita di efficienza del 40%.
Liquefando l’idrogeno tramite raffredamento possiamo usare anche serbatoi più piccoli rispetto a quelli pressurizzati, ma portare l’idrogeno a quelle temperature così basse comporta un dispendio di energia davvero enorme, ecco perchè si preferisce pressurizzarlo invece che raffredarlo.
Una volta messo in stoccaggio l’idrogeno è pronto per essere iniettato nel serbatoio del veicolo, attraverso una particolare stazione di rifornimento progettata ad hoc; l’idrogeno viene compresso, successivamente viene immagazinato in speciali tubi chiamati BUFFER, dopodichè passa attraverso uno scambiatore di calore per essere raffredato prima di essere erogato all’interno del veicolo.
Normalmente le stazione di rifornimento adibite per le auto con motore a gas, come il metano o gpl, comprimono il carburante con una pressione di 350 bar, invece date le sue caratteristiche, per l’idrogeno si utilizza una pressione di 700 bar, in questo modo possiamo ottenere un pieno di carburante in pochi minuti.
Abbiamo visto una panoramica completa di questi strabilianti veicoli ad idrogeno, che promettono grandi risultati anche per l’ambiente, dato che non producono sostanze inquinanti. Molte aziende stanno investendo in ricerche per fare in modo che le auto ad idrogeno possano diventare il futuro sostenibile della mobilità.
Ma pensiamo davvero che i veicoli alimentate ad idrogeno possano essere la strada giusta per salvare il nostro mondo dall’inquinamento atmosferico? Faccelo sapere.
L’alternativa valida che molte aziende stanno studiando è quella di produrre l’idrogeno in piccole centrali posizionate all’interno della stazioni di servizio, preferibilmente con un processo di elettrolisi, molto meno inquinante dello steam reforming, in questo modo si riducono i costi e le emissioni di sostanze inquinante derivate dal trasporto del carburante.
Abbiamo parlato della particolarità dell’idrogeno come carburante, ma c’è da dire che molto particolare è anche il suo processo di stoccaggio. L’idrogeno ha una densità molto bassa come gas quindi per aumentare la densità effettiva ci sono due modi:
1. Attraverso una compressione dell’elemento con una forza pari a 790 atmosfere ed iniettarlo all’interno di serbatoi pressurizzati, facendo così perdiamo il 13% della sua efficienza energetica.
2. Oppure attraverso un processo di raffredamento; c’è da dire che l’idrogeno è l’elemento più difficile da liquefare, eccetto l’elio, quindi dev’essere portato ad una temperatura di -253°, ma questo comporta una perdita di efficienza del 40%.
Liquefando l’idrogeno tramite raffredamento possiamo usare anche serbatoi più piccoli rispetto a quelli pressurizzati, ma portare l’idrogeno a quelle temperature così basse comporta un dispendio di energia davvero enorme, ecco perchè si preferisce pressurizzarlo invece che raffredarlo.
Una volta messo in stoccaggio l’idrogeno è pronto per essere iniettato nel serbatoio del veicolo, attraverso una particolare stazione di rifornimento progettata ad hoc; l’idrogeno viene compresso, successivamente viene immagazinato in speciali tubi chiamati BUFFER, dopodichè passa attraverso uno scambiatore di calore per essere raffredato prima di essere erogato all’interno del veicolo.
Normalmente le stazione di rifornimento adibite per le auto con motore a gas, come il metano o gpl, comprimono il carburante con una pressione di 350 bar, invece date le sue caratteristiche, per l’idrogeno si utilizza una pressione di 700 bar, in questo modo possiamo ottenere un pieno di carburante in pochi minuti.
Abbiamo visto una panoramica completa di questi strabilianti veicoli ad idrogeno, che promettono grandi risultati anche per l’ambiente, dato che non producono sostanze inquinanti. Molte aziende stanno investendo in ricerche per fare in modo che le auto ad idrogeno possano diventare il futuro sostenibile della mobilità.
Ma pensiamo davvero che i veicoli alimentate ad idrogeno possano essere la strada giusta per salvare il nostro mondo dall’inquinamento atmosferico? Faccelo sapere.