Auto ad idrogeno, come funzionano con le fuell cell (FCEV)
Com'è fatta e come funziona un'auto con motore ad idrogeno, come funzionano le fuell cell, vantaggi e svantaggi di questa tecnologia.
Come funziona l’auto a idrogeno? Cerchiamo di spiegare in modo semplificato la classificazione delle vetture ad idrogeno ed il funzionamento di un’auto ad idrogeno con fuell cell. Possiamo suddividere le vetture alimentate ad idrogeno in due tipologie, le HICEV (Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle) dove l’idrogeno brucia come combustibile all’interno di un motore termico tradizionale e le FCEV, auto a tutti gli effetti 100% elettriche, dotate di una fuel cell o cella a combustibile alimentata ad idrogeno. A differenza di una vettura elettrica, quella ad idrogeno garantisce percorrenze superiori con autonomia che può arrivare fino a 800/1.000 km.
Auto ad idrogeno con fuell cell (FCEV)
Quando si parla di auto con motore ad idrogeno FCEV si intende un’auto dotata di un motore elettrico (spesso abbinato ad una batteria di trazione) alimentato da energia elettrica prodotta dalle fuell cell, celle a combustibile, in grado di combinare l’idrogeno con l’ossigeno per generare elettricità.
Una cella a combustibile, fuell cell, impiegata nell’autotrazione su auto e camion, è un dispositivo elettrochimico che converte in modo diretto l’energia chimica dell’idrogeno in energia elettrica per alimentare il motore elettrico del veicolo ed una eventuale batteria di trazione di supporto. Le fuell cell, per produrre energia elettrica, hanno bisogno di un flusso continuo di idrogeno e ossigeno prelevato dall’aria.
Come funzionano le fuell cell
Le fuell cell sono dei veri e propri generatori di corrente. Una cella a combustibile è simile alle celle elettrochimiche costituite da un catodo, un anodo e un elettrolita. In queste celle, l’elettrolita consente il movimento di elettroni. Il funzionamento prevede il passaggio di idrogeno e ossigeno attraverso una soluzione concentrata di idrossido di sodio utilizzando elettrodi di carbonio.
La reazione complessiva è la seguente:
- Catodo: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- (richiede elettroni)
- Anodo: 2H2 + 4OH- → 4H2O + 4e- (produce elettroni)
- Reazione totale: 2H2 + O2 → 2H2O (combina idrogeno e ossigeno per produrre acqua)
Tuttavia, la velocità di questa reazione è lenta. Per accelerarla si usano catalizzatori come platino o palladio, finemente suddivisi per aumentare la superficie attiva negli elettrodi.
Possiamo riassumere le fuell cell in 3 punti importanti che ne rappresentano il loro funzionamento, il combustibile e la reazione chimica per la produzione dell’energia elettrica.
- Combustibile: l’idrogeno viene stoccato in un serbatoio criogenico a bordo del veicolo.
- Reazione chimica: all’interno della cella a combustibile, l’idrogeno reagisce con l’ossigeno prelevato dall’aria attraverso un processo chiamato elettrolisi. Questa reazione avviene in presenza di un catalizzatore, che ne aumenta l’efficienza.
- Produzione di energia: la reazione chimica genera elettricità, che alimenta il motore elettrico e la batteria di trazione dell’auto. Le uniche emissioni prodotte da una cella a combustibile è il vapore acqueo, che viene espulso nell’aria.
Le fuell cell sono state inventate nel 1838 mentre l’utilizzo commerciale è iniziato solo un secolo dopo, quando furono impiegate dalla NASA per alimentare capsule spaziali e satelliti. Oggi, questi dispositivi sono utilizzati come fonte primaria o secondaria di energia per molte strutture, inclusi stabilimenti industriali, edifici commerciali e residenziali.
Vantaggi di auto con motore ad idrogeno a fuell cell
I vantaggi di un’auto con motore ad idrogeno sono le emissioni zero, l’elevata efficienza, il rifornimento rapido e la silenziosità.
- Emissioni zero: le auto dotate di un motore ad idrogeno con celle a combustibile non producono emissioni nocive durante il funzionamento, solo vapore acqueo, il che le rende una soluzione di trasporto pulita e sostenibile.
- Elevata efficienza: le celle a combustibile convertono il combustibile in energia elettrica in modo molto efficiente, con un rendimento superiore ai motori a combustione interna.
- Rifornimento rapido: il rifornimento di idrogeno può essere effettuato in pochi minuti, simile al rifornimento di benzina o diesel.
- Silenziosità: le auto a celle a combustibile funzionano in modo silenzioso come un’auto elettrica.
Svantaggi auto ad idrogeno
Tra gli svantaggi, il costo, la difficoltà dello stoccaggio dell’idrogeno e le infrastrutture limitate.
- Costo: la tecnologia delle celle a combustibile è ancora relativamente nuova e costosa, il che si traduce in prezzi elevati per i veicoli e le infrastrutture di rifornimento.
- Stoccaggio dell’idrogeno: l’idrogeno è un gas altamente infiammabile e richiede tecnologie di stoccaggio sicure e ad alta densità.
- Infrastrutture limitate: le stazioni di rifornimento di idrogeno sono ancora poco diffuse, il che può limitare la praticità delle auto a celle a combustibile.
La tecnologia delle celle a combustibile per autotrazione è ancora in fase di sviluppo con un potenziale notevole in grado di rivoluzionare il settore dei trasporti.
Alcune auto con motore ad idrogeno in vendita
