Mentre i veicoli elettrici a batteria (BEV) sono attualmente al centro del l’attenzione dei motori a emissioni zero, alcuni costruttori dedicati continuano a sviluppare veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno (FCEVS).
Spiegazione della pila a combustibile ad idrogeno
La pila a combustibile a idrogeno non è nuova, ma l’interesse nell’utilizzo della tecnologia per alimentare i veicoli è in aumento. Esistono già sul mercato veicoli elettrici a celle a combustibile, con Toyota che guida con il suo modello Mirai.Anche altri costruttori stanno sviluppando FCEV per i mercati delle autovetture e dei veicoli commerciali, nella speranza che la tecnologia operi a fianco dei sistemi di propulsione elettrici a batteria per aumentare il campo d’azione del motore a emissioni zero.
I veicoli elettrici a celle a combustibile utilizzano motori elettrici per azionare le ruote, come le BEV. Tuttavia, piuttosto che una banca di batterie, progettata per essere collegata alla rete e immagazzinare energia, un FCEV produce elettricità tramite una pila a combustibile di bordo e un serbatoio di idrogeno ad alta pressione.
La pila a combustibile a idrogeno sostituisce efficacemente la batteria come fonte di energia. Pertanto, un veicolo elettrico a celle a combustibile non deve essere collegato alla rete elettrica, anche se deve essere rifornito di idrogeno presso una stazione di servizio. Questo processo dovrebbe richiedere all’incirca lo stesso tempo del rifornimento di carburante di un veicolo a benzina o diesel.
La pila a combustibile utilizza un processo di elettrolisi inversa per produrre elettricità. All’interno dell’unità si trova una pila di singole cellule composte da membrane elettrolitiche, elettrodi positivi o catodi ed elettrodi negativi o anodi.
L’idrogeno viene introdotto nel l’anodo, mentre l’ossigeno viene portato al catodo. La reazione rompe le molecole di idrogeno in protoni ed elettroni. Il primo attraversa la membrana, mentre il secondo entra in un circuito esterno che alimenta i motori elettrici.
Gli elettroni sono quindi riuniti con i protoni al catodo, dove si combinano con l’ossigeno. Ciò crea H2O, o acqua, che viene emessa dal veicolo.
La sicurezza dell’idrogeno
Vi sono spesso preoccupazioni circa la sicurezza dell’idrogeno, con i detrattori che indicano il disastro del l’Hindenburg come un esempio del perché il combustibile non dovrebbe essere utilizzato nel mercato di massa. L’idrogeno nelle automobili è sicuro quanto la benzina o il diesel.
Il combustibile è immagazzinato in forma gassosa in serbatoi a pareti spesse, contribuendo ad evitare la miscelazione incontrollata con l’ossigeno. Questi serbatoi sono stati sottoposti a numerosi crash test, convalidando la sicurezza del progetto senza che si verificassero perdite. Essi vantano inoltre una comprovata esperienza in materia di sicurezza in molti settori diversi dal settore automobilistico.
Allo stato gassoso, in un serbatoio ad alta pressione, l’idrogeno è 14 volte più leggero dell’aria, il che significa che, se si verifica una perdita, esso viene scaricato direttamente verso l’alto. In caso di incendio, esso dovrebbe essere diretto lontano dal veicolo, bruciandolo in modo sicuro, con un rischio minimo di ulteriori esplosioni.
Tipi di produzione di idrogeno
L’idrogeno è abbondante, ma spesso si trova attaccato ad altri elementi e deve essere separato per essere utilizzato come combustibile. A seconda del metodo utilizzato, questo processo può essere molto intensivo in termini di carbonio e, sebbene esistano opzioni sostenibili, è necessario svilupparle ulteriormente.
La produzione di idrogeno è classificata per colore, in base al metodo e alla sostenibilità. L’idrogeno ha diversi colori, ma i più comuni sono il grigio, il blu e il verde.
L’idrogeno grigio è creato utilizzando gas naturale o metano, attraverso un processo chiamato reforming a vapore del metano. In questo caso, il vapore ad alta temperatura e un catalizzatore vengono utilizzati per riscaldare il gas e produrre idrogeno. Questo è attualmente il metodo più comune, ma anche il più ad alta intensità di carbonio, espellendo CO2 direttamente nell’atmosfera.
Il processo di produzione del l’idrogeno blu è lo stesso, ma il modo in cui la CO2 viene espulsa è diverso. Il processo utilizza la tecnologia di cattura e stoccaggio del carbonio (CCS), con le emissioni di CO2 immagazzinate in serbatoi per essere utilizzate altrove in altri processi industriali, piuttosto che rilasciate nell’atmosfera. L’idrogeno blu è considerato un ponte verso una produzione sostenibile, ma resta la questione di cosa fare con la CO2 immagazzinata, soprattutto se il combustibile viene creato per il mercato di massa.
L’idrogeno verde è il più sostenibile e la forma di produzione richiesta per le FCEV è un’opzione più ecologica. È prodotto mediante elettrolisi, dividendo l’acqua in ossigeno e idrogeno, utilizzando solo energia rinnovabile.
Tuttavia, il processo di produzione di idrogeno verde richiede molta energia, il che pone forti esigenze a quella che è ancora una rete in crescita di energie rinnovabili. Pertanto, l’idrogeno verde è disponibile solo in quantità minori e, come tale, è più costoso di quelli prodotti con altri metodi. Tuttavia, poiché le infrastrutture di rete rinnovabili continuano a svilupparsi, il processo potrebbe diventare più economico e più comune.
L’idrogeno è un combustibile alternativo?
Il dibattito sul posto che l’idrogeno occupa nel mercato automobilistico continua, con alcuni che ritengono che non sia un’alternativa valida alla tecnologia a batteria elettrica e altri che sia la migliore opzione per una guida a emissioni zero.
Uno dei maggiori problemi è rappresentato dal l’infrastruttura di rifornimento del l’idrogeno. Non solo è necessario costruire stazioni dedicate al l’idrogeno, ma occorre sviluppare ulteriormente i sistemi di stoccaggio sicuri in queste località, come evidenziato dagli incendi in Norvegia e negli Stati Uniti.
Tuttavia, il fatto che il rifornimento FCEV possa essere completato in un tempo paragonabile a quello dei veicoli a benzina e diesel ne fa un forte concorrente per il mercato della logistica. Ecco perché sia il gruppo Renault, sotto il marchio Hyvia, che la Stellantis e la Ford, stanno sviluppando gruppi motopropulsori a celle a combustibile per le loro flotte di veicoli commerciali.
Se un maggior numero di costruttori di automobili inizierà a sviluppare la tecnologia, con la disponibilità di auto e furgoni, anche l’infrastruttura per il rifornimento di carburante potrebbe crescere, come è stato il caso dei BEV. Tuttavia, poiché la legislazione governativa ha incoraggiato l’uso di motori a emissioni zero, con obiettivi attuati e ammende proposte, i costruttori automobilistici si stanno concentrando maggiormente sulla tecnologia delle batterie.
L’idrogeno ha un potenziale definito in alcune sezioni del mercato automobilistico. Tuttavia, la tecnologia si trova ancora nelle primissime fasi di sviluppo, con un’infrastruttura di rifornimento estremamente limitata. L’idrogeno potrebbe offrire un’alternativa a zero emissioni, ma ciò potrebbe avvenire tra qualche anno.
By Autovista24
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