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Motore a idrogeno, è l’evoluzione del motore elettrico: mobilità sostenibile

motore a idrogeno

Il motore a idrogeno è totalmente pulito ma lo stoccaggio è ancora il punto debole. Dalle nanotecnologie, alla CO2, agli ibridi ed a nuove leghe le possibili soluzioni

Se il motore elettrico è ormai il presente, il motore a idrogeno sarà il futuro prossimo se verrà risolto il problema dello stoccaggio.

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Da anni la ricerca sta cercando di risolvere il problema dell’immagazzinamento dell’idrogeno. È il combustibile “naturale” per eccellenza, produce energia elettrica e lo scarto è solo acqua. Lo stoccaggio richiede impianti molto grandi, complessi e costi elevati. Il vantaggio dell’idrogeno è anche quello che può essere utilizzato per l’autotrazione.

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Ma come si può utilizzare l’idrogeno per accumulare l’energia elettrica?

A spiegarcelo è Sergio Camporeale, professore Associato di Macchine a Fluido del Dipartimento Meccanica, Matematica e Management del Politecnico di Bari.

Celle e storage

Prof. Sergio Camporeale

«L’idrogeno viene prodotto attraverso l’energia elettrica, utilizzando dei sistemi, gli elettrolizzatori, che operano sulla molecola dell’acqua suddividendola in idrogeno ed ossigeno, ma sono poco efficienti. La ricerca ora punta sulle celle a combustibile reversibili. Sono strumenti che se alimentati con l’energia elettrica producono idrogeno e se alimentati con idrogeno producono energia elettrica. Un solo dispositivo per entrambe le funzioni. Si riducono i costi di storage (immagazzinamento, ndr), ma il problema sussiste. Una soluzione sono i serbatoi ad elevata pressione, circa 700 bar. Ma è una tecnologia estremamente costosa, il serbatoio è eccessivamente pesante e l’energia accumulata è relativamente bassa. Le alternative sono serbatoi criogenici, a temperature bassissime vicine allo zero assoluto. Ma sono necessari impianti molto grandi per portare l’idrogeno a queste temperature e mantenerle. Se la temperatura sale, l’idrogeno evapora, con problemi molto seri per la sicurezza».

Motore a idrogeno: sistemi ibridi, accumuli fisici e nanotecnologie

«Si può legare l’idrogeno chimicamente. Attraverso composti chimici “ibridi”, in certe condizioni l’idrogeno si lega e si slega ad alcune molecole cambiando la temperatura. Non sono molto efficienti però risolvono alcuni problemi.

Ci sono anche gli accumuli fisici. Senza i legami chimici – continua Camporeale – , la molecola di idrogeno si “scioglie” penetrando all’interno di un solido ed occupando gli spazi all’interno del reticolo cristallino. Cambiando le condizioni della pressione viene rilasciato. Questa soluzione è molto bella però il solido è molto pesante.

Con le nanotecnologie si possono creare nanotubi in grado di legare l’idrogeno in volumi ridotti. È una prospettiva estremamente interessante anche perché, ricordiamo, lo scarto prodotto è acqua».

Motore a idrogeno: si lega alla CO2

«Un’altra soluzione è quella di legare l’idrogeno con l’anidride carbonica. Si producono combustibili sintetici E-Fuel. Attraverso processi chimici che richiedono una significativa quantità di energia viene riprodotta la molecola del combustibile, combinando la CO2 e l’idrogeno. In questo caso non ci sarebbero problemi di accumulo, in quanto il combustibile sarebbe liquido. I costi si ridurrebbero drasticamente».

In questo caso, quale sarebbe il materiale di scarto?

toyota motore idrogeno

Toyiota Mirai (nella foto) è stata la prima berlina di serie ad avere una pressione di rifornimento dei gas a 700 bar massimi

«Avendo una composizione ben determinata, potrebbe esserci una significativa riduzione delle emissioni di anidride carbonica. Sarebbe prodotta la stessa quantità di CO2 che viene utilizzata dal sistema, che però ha meno emissioni inquinanti, poiché neutra. L’emissione sarebbe senza dubbio più pulita».

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Sigarette per produrre idrogeno?

È notizia di qualche giorno fa quella di utilizzare le sigarette per produrre idrogeno. In particolare il filtro, molto poroso, come base per l’accumulo. Può essere una possibilità?

«Mi sembra piuttosto esagerato poter utilizzare gli scarti delle sigarette come strutture di accumulo. Sicuramente, la ricerca sta andando verso materiali leggeri a basso costo largamente permeabili che possono fornire una base per creare quei legami. Per avere delle quantità sufficienti bisognerebbe lanciare un sistema di raccolta differenziata dei mozziconi, per ridurre i costi della separazione di questo materiale e lo smaltimento. Non so se la quantità raccolta possa però avviare una produzione industriale».

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Motore a idrogeno, nuovi test nel 2018

Intanto dal 2021 in Germania, 14 treni ad idrogeno collegheranno le città della Bassa Sassonia. Sono i Coradia iLint del Gruppo Linde ed Alstom. Il motore è a celle di combustibile. Autonomia e prestazioni simili al diesel, ma più sicuri e scartano acqua. I test inizieranno nella primavera del 2018.

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