Il motore a idrogeno

Tra i combustibili in grado di produrre energia, oltre al petrolio, al gas e al carbone bisogna annoverare anche l’idrogeno, che può essere una fonte alternativa molto importante sia usato in combustione che in congiungimento chimico con l’ossigeno.

L’idrogeno naturale è il gas più abbondante nell’universo (circa ¾ delle particelle totali) ed ha una struttura molto semplice: la sua molecola è formata da due atomi, ognuno dei quali presenta un protone ed un elettrone.

È inodore, incolore e non velenoso e diventa liquido ad una temperature di –253 °C. Pesa 14,4 volte meno dell’aria ma in combustione, produce 2,6 volte l’energia fornita dal metano di cui è meno denso. L’idrogeno forma facilmente miscele infiammabili ed esplosive, per questo sono difficoltosi sia il trasporto che la conservazione.

Solo allo stato liquido acquista una maggiore stabilità e ad esempio non reagisce chimicamente con i metalli permettendo l’utilizzo di tubature per il trasporto.

Come accennato, il motore ad idrogeno può funzionare per combustione o per ricongiungimento con l’ossigeno.

Nel primo caso, la combustione non presenta grossi problemi, l’idrogeno brucia sia da solo che insieme ad altri combustibili e produce acqua, idrogeno incombusto e tracce di ammoniaca.

Più interessante il secondo caso, in cui l’idrogeno viene ricongiunto chimicamente con l’ossigeno in quella che viene detta “cella a combustibile”. La cella è costituita da 2 piastre, l’anodo e il catodo e un elemento neutro intermedio detto elettrolita.

L’idrogeno fluisce dall’anodo dove, grazie al catalizzatore, vengono separate le cariche elettriche positive e negative. Queste ultime, non potendo raggiungere il catodo a causa della presenza dell’elettrolita devono transitare su un cavo esterno producendo corrente elettrica riutilizzabile. Le cariche positive attraversano l’elettrolita, raggiungono il catodo e si ricongiungono con l’ossigeno formando acqua.

L’idrogeno è abbondante in natura ma purtroppo sulla Terra non esiste allo stato assoluto e va quindi estratto da altre molecole che lo contengono.

Solitamente viene estratto quasi interamente dal metano tramite vapore alla temperatura di 800 °C o dal carbone con vapore a 900 °C e un altro catalizzatore a 500 °C. Il grosso problema di queste estrazioni è che consumano tanta energia e producono molta anidride carbonica, un gas di cui conosciamo la nocività.

Anche dall’acqua si può estrarre idrogeno per elettrolisi, ossia per scissione tramite il passaggio di corrente elettrica. L’energia necessaria potrebbe essere ad esempio fornita dal vento o dal sole (per un metro cubo di idrogeno servono circa 5 chilowattora).

Esistono anche dei microrganismi che producono idrogeno se esposti alla luce solare ma sono ancora in fase di studio.

Oggi sono in fase di sperimentazione numerosi prototipi di veicoli ad idrogeno prodotti da svariate case automobilistiche. La Fiat, ad esempio, ha realizzato la Seicento H2, con un’autonomia di 140 km, un tempo di ricarica di 10 minuti e una velocità massima di 100 km/h.

Diverse cause frenano l’impiego massiccio di questa nuova tecnologia: i costi sono ancora molto elevati e i risultati ottenuti sono inferiori a quelli dei tradizionali motori a scoppio; dai tubi di scarico esce vapore acqueo che, come sappiamo, è uno dei principali gas serra. Cosa accadrebbe se tutte le autovetture del mondo ne immettessero ingenti quantità nell’atmosfera ?

Forse, l’impedimento maggiore è legato alla dipendenza totale che oggi abbiamo dal petrolio con tutti i rapporti di potere ed economici tra gli Stati. Cosa accadrebbe se nel mondo non vi fosse più bisogno del petrolio ?

Pensiamoci bene, abbiamo con l’idrogeno una fonte d’energia potenzialmente inesauribile ed ecologica che, se perfezionata nell’utilizzo, potrebbe davvero rappresentare la soluzione a tanti problemi di inquinamento che affliggono le nostre città.
Autore : Simone Maio