Dalla fine degli anni ’70 in Italia e in molti Paesi Europei sono stati sviluppati studi e ricerche nell’ambito dell’utilizzazione dell’idrogeno a scopi energetici, in particolare per l’autotrazione. Sono passati alcuni decenni e l’evoluzione, ovviamente, è continuata. A livello internazionale, sono recentissime le prime concrete notizie di alcuni test su veicoli ad idrogeno, che risultano abbastanza incoraggianti, nella auspicabile prospettiva di una possibile mobilità individuale ad impatto ambientale zero. Tra le varie industrie, impegnate in questo settore, sono da menzionare la Toyota, la Opel e la nostra Fiat, nonché California Fuel Cell Partnership Driving for the Future, e tra gli esempi di risultati concreti quello di un bus lungo 11 metri e largo 2 e mezzo che ha viaggiato ad una velocità di 60 km/h con una autonomia di 12 ore, e quello di una automobile di media dimensione che può viaggiare a 140 km/h, con uno scatto da 0 a 100 km/h in 16 secondi, per 400 km di autonomia con un “pieno” di carburante, ovvero 75 litri di idrogeno. In alcune nazioni esistono costosissimi prototipi, ma si è ancora lontani dal pensare ad una vera e propria produzione in serie. Come si sta progettando e prospettando il veicolo a idrogeno? Il primo problema è quello della durata del sistema a celle combustibili, che risulta non essere per il momento all’altezza di un motore convenzionale; le batterie a ioni di litio presentano da una parte il vantaggio di annullare l’effetto memoria nei cicli di carica, ma sotto grandi sforzi non reggono a lungo e possono anche esplodere! Inoltre il serbatoio, per esempio, per contenere i 3,7 kg di idrogeno necessari per avere una autonomia di navigazione di almeno 250 km, risulta molto pesante ed ingombrante; per cui un prototipo a fuel cell viene a pesare circa 400 kg in più rispetto al suo corrispettivo a benzina con motore convenzionale: un po’ troppo! Ma torniamo per un momento al problema di immettere idrogeno nei motori dei veicoli: l’idrogeno, come è noto, è l’elemento chimico più semplice, si tratta di un gas leggerissimo che pesa 14 volte meno dell’aria. Però, in natura, non esistono “giacimenti di idrogeno”: per produrlo occorre una grande quantità di energia; si può ricavare per elettrolisi dall’acqua o per scissione degli idrocarburi. Il problema diventa quindi: come ottenere l’energia necessaria per produrre idrogeno? Le fonti ideali sono ovviamente quelle eoliche e solari, in quanto in tal modo i costi produttivi ed ambientali sarebbero quasi “azzerati”. Una volta prodotto, l’idrogeno può successivamente essere accumulato in serbatoi a bassa pressione, e risulta trasportabile senza perdite su lunghe distanze, con navi e con gasdotti, per essere infine compresso nelle bombole allo scopo di alimentare le celle a combustibile. Queste celle sono state studiate e perfezionate da tempo, per esempio dalla Nasa per produrre energia pulita nello spazio, ed ora è il momento di passare ad adattarle per gli spazi disponibili nelle automobili. Una cella a combustibile consente di estrarre energia da una carburante: al suo interno i legami chimici vengono scissi a bassa temperatura, mentre l’alimentazione può avvenire con qualsiasi carburante, dal metano alla benzina, dal metanolo all’idrogeno. Nella cella vengono immessi idrogeno e aria compressa: grazie ad un elettrolito viene prodotta una reazione controllata, in grado di sviluppare, da una parte l’energia elettrica necessaria per far marciare il veicolo, e dall’altra acqua pura: ecco perché, con questo tipo di veicoli, dalla marmitta viene emesso soltanto vapore !

Franco Vivona

Ricercatore del CNR