auto a idrogeno: come funzionano e quali tecnologie le guidano

L’idrogeno è considerato una delle alternative più promettenti per la mobilità sostenibile. Mentre l’elettricità, con l’avvento delle auto elettriche a batteria, ha già iniziato a trasformare il settore, l’idrogeno rappresenta un’opzione altrettanto interessante per chi cerca una mobilità a zero emissioni. Ma come funzionano esattamente le auto a idrogeno? E quali sono le differenze tra i vari tipi di veicoli a idrogeno attualmente in circolazione? In questo articolo approfondiremo due principali tecnologie: le celle a combustibile e i motori a combustione di idrogeno. Entrambe hanno punti di forza, ma anche sfide da affrontare.

il potenziale dell’idrogeno nel settore automobilistico

Prima di entrare nel cuore delle tecnologie, è importante sottolineare perché l’idrogeno viene visto come una delle migliori opzioni per il futuro della mobilità. L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo e può essere prodotto attraverso diversi processi, tra cui l’elettrolisi dell’acqua, un processo che, se alimentato da fonti di energia rinnovabili, può produrre idrogeno “verde”, ovvero completamente privo di emissioni di CO2. Questo rende l’idrogeno estremamente interessante per chi cerca una soluzione sostenibile a lungo termine.

Inoltre, le auto a idrogeno offrono alcuni vantaggi pratici rispetto alle tradizionali auto elettriche a batteria (BEV). Primo fra tutti, il tempo di rifornimento: mentre un’auto elettrica può richiedere ore per una ricarica completa, un veicolo a idrogeno può essere rifornito in pochi minuti, simile al rifornimento di benzina o diesel. A ciò si aggiunge l’elevata autonomia dei veicoli a idrogeno, che rende questa tecnologia particolarmente adatta ai lunghi viaggi e ai veicoli commerciali pesanti, come camion e autobus.

Ora che abbiamo chiarito perché l’idrogeno è così interessante, entriamo nei dettagli tecnici: come funzionano le auto a idrogeno?

celle a combustibile: l’efficienza elettrochimica

Le celle a combustibile, note anche come fuel cell, rappresentano la tecnologia più conosciuta e utilizzata nei veicoli a idrogeno. Questi sistemi convertono l’energia chimica dell’idrogeno in elettricità attraverso una reazione elettrochimica con l’ossigeno, senza processi di combustione. Questa trasformazione avviene all’interno della cella a combustibile, che è costituita da due elettrodi: l’anodo e il catodo. L’idrogeno viene fornito all’anodo, dove gli atomi di idrogeno vengono separati in protoni ed elettroni. I protoni attraversano una membrana elettrolitica, mentre gli elettroni viaggiano attraverso un circuito esterno, generando elettricità che può alimentare un motore elettrico.

vantaggi delle celle a combustibile

Uno dei grandi vantaggi delle celle a combustibile è che producono solo due sottoprodotti: acqua e calore. L’acqua viene emessa sotto forma di vapore, rendendo questo processo estremamente pulito. Il calore prodotto è inferiore rispetto a quello generato dai motori a combustione interna, migliorando l’efficienza complessiva del sistema.

Le auto a idrogeno con celle a combustibile sono dotate di un motore elettrico, che viene alimentato dall’elettricità prodotta dalle celle. Una parte di questa elettricità può anche essere immagazzinata in una batteria di supporto, che interviene quando l’auto non richiede la piena potenza del sistema. Questo rende le auto a fuel cell molto simili alle tradizionali auto elettriche in termini di esperienza di guida, ma con i vantaggi di un rifornimento rapido e di una maggiore autonomia.

motori a combustione di idrogeno: il vecchio incontra il nuovo

Oltre alle celle a combustibile, esiste un’altra tecnologia per l’utilizzo dell’idrogeno nei veicoli: i motori a combustione di idrogeno. In questi veicoli, l’idrogeno viene utilizzato come combustibile in un motore a combustione interna, simile ai motori tradizionali a benzina o diesel. Il motore è composto da pistoni, cilindri, valvole e candele, proprio come un motore convenzionale. La differenza principale è che, invece della benzina, il motore brucia idrogeno.

sfide dei motori a combustione di idrogeno

Uno dei vantaggi di questa tecnologia è che utilizza componenti già ben conosciuti dall’industria automobilistica, il che potrebbe ridurre i costi di sviluppo. Tuttavia, ci sono anche delle sfide significative. Durante la combustione dell’idrogeno, si generano alte temperature che portano alla formazione di ossidi di azoto (NOx), che sono dannosi per l’ambiente. Questo è uno dei principali punti critici dei motori a combustione di idrogeno, poiché uno degli obiettivi della mobilità a idrogeno è proprio quello di ridurre le emissioni inquinanti. Inoltre, anche se i motori a idrogeno emettono meno CO2 rispetto ai motori a combustibili fossili, non sono completamente privi di emissioni, poiché una piccola quantità di CO2 viene prodotta dall’olio lubrificante.

In sintesi, mentre i motori a combustione di idrogeno rappresentano una strada interessante, soprattutto in termini di sfruttamento di tecnologie esistenti, le celle a combustibile sembrano essere una soluzione più pulita e promettente per il futuro della mobilità sostenibile.

la sicurezza dei veicoli a idrogeno

Uno degli aspetti più discussi delle auto a idrogeno è la loro sicurezza. L’idrogeno è un gas altamente infiammabile e viene immagazzinato a pressioni molto elevate, il che può far sorgere preoccupazioni. Tuttavia, grazie a normative rigorose come la UNR134, i veicoli a idrogeno sono progettati per essere estremamente sicuri.

serbatoi ad alta tecnologia

I serbatoi di idrogeno utilizzati nei veicoli sono realizzati con materiali avanzati come il CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers), che garantisce resistenza e leggerezza. Questi serbatoi vengono sottoposti a test intensivi per verificare la loro resistenza ai cosiddetti “cicli di fatica”, ovvero alla ripetuta compressione e decompressione dell’idrogeno durante il rifornimento. Inoltre, i veicoli sono dotati di valvole di sicurezza che chiudono immediatamente il circuito in caso di perdite, riducendo il rischio di incidenti.

Sebbene l’idrogeno abbia una storia di incidenti famosi (come il disastro dell’Hindenburg), la tecnologia moderna ha fatto passi da gigante nel garantire che l’idrogeno possa essere immagazzinato e utilizzato in sicurezza nei veicoli di tutti i giorni.

il futuro delle auto a idrogeno

Guardando al futuro, l’idrogeno ha il potenziale per diventare una parte importante del panorama della mobilità sostenibile. La tecnologia delle celle a combustibile sta facendo progressi, con sempre più produttori automobilistici che investono in ricerca e sviluppo. Ad esempio, aziende come Toyota, Hyundai e Honda stanno già producendo veicoli a idrogeno, e la rete di stazioni di rifornimento di idrogeno sta lentamente crescendo in tutto il mondo.

Tuttavia, ci sono ancora alcune sfide da superare. La produzione di idrogeno, in particolare l’idrogeno verde, è ancora costosa, e la rete di distribuzione del carburante deve essere ampliata per supportare una diffusione più ampia dei veicoli a idrogeno. Nonostante queste difficoltà, il potenziale dell’idrogeno è enorme, soprattutto per applicazioni in cui l’elettricità a batteria non è pratica, come nei veicoli commerciali pesanti e nei viaggi a lungo raggio.

Con il supporto governativo e l’aumento della consapevolezza ambientale, il futuro dell’idrogeno sembra promettente. Resta solo da vedere quanto velocemente queste tecnologie potranno essere adottate su larga scala.