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Sono molteplici le modalità d'uso
dell’idrogeno come fonte energetica per i mezzi di trasporto, con
soluzioni tra loro incrociate nei modi di estrarlo, conservarlo e
impiegarlo. Iniziamo dall’estrazione, dato che l’idrogeno puro non
si trova in natura ma occorre ricavarlo partendo da composti che lo
contengono.
Il procedimento più utilizzato è il
reforming del metano, vale a dire una trasformazione chimica ad
alta temperatura su appositi catalizzatori che parte da metano e
vapore d’acqua e produce un gas composto da idrogeno, CO2 e vapore.
Con piccole varianti l’idrogeno può essere ottenuto anche da
idrocarburi pesanti, mentre per ottenerlo da carbone o biomasse
s’impiegano processi di gassificazione che consistono essenzialmente
in una loro combustione parziale cui si aggiunge vapore.
Il calore necessario a portare ad alta temperatura i reagenti, a
produrre il vapore e a sostenere la reazione viene fornito bruciando
una parte del combustibile.
Una strada alternativa è quella di
ottenerlo dall’acqua tramite idrolisi, utilizzando però nel
processo una forma pregiata di energia come l’elettricità. Questa
soluzione diviene interessante quando l’energia elettrica è
prodotta in modo svincolato rispetto al suo consumo (ad esempio
attraverso generatori eolici), permettendo in tal modo un impiego
intelligente dell’energia prodotta quando i consumi sono bassi.
Una volta estratto, il fattore H va
portato nei punti del suo utilizzo, distributori e serbatoi delle
auto. In quest’ultimo caso si sono sperimentati speciali serbatoi di
fibra di carbonio rinforzata per contenere idrogeno gassoso compresso
fino a 400 atmosfere. Il sistema è comunque pericoloso in caso
d’incidente stradale e, altro inconveniente, il caricamento del
serbatoio richiede energia per comprimere il gas, riducendo
l’efficienza della catena complessiva.
Un altro sistema consiste
nell’impiegare idrogeno liquido, ma per questo occorre molta energia
per portare l’idrogeno allo stato liquido e soprattutto per
conservarlo alle temperature richieste (- 259 gradi). Inoltre
l’idrogeno liquido tende comunque a evaporare, anche se lentamente,
per cui un’auto ferma per alcune settimane finirebbe per trovarsi
“a secco”.
Esiste una terza via, più sicura,
tramite l’utilizzo di polveri costituite da idruri metallici che,
come una spugna, hanno la proprietà di assorbire a temperatura
ambiente grandi quantità d’idrogeno e di cederlo solo se riscaldate
(in un serbatoio da cento chili oggi si possono stipare 3 chili
d’idrogeno, ma ci si ripromette di arrivare presto a 7 chili).
L’utilizzo come propellente avviene
sostanzialmente in due modi, con fuel cells accoppiate a un
motore elettrico, oppure con motori a combustione interna. Le prime
non hanno parti mobili e, grazie a particolari catalizzatori (per
esempio al palladio), convertono direttamente l’idrogeno in corrente
continua producendo come residuo solo acqua, dunque con emissioni
zero. Inoltre le celle a combustibile hanno un rendimento di
conversione elevato (dal 40 al 60 per cento).
I motori a combustione interna sono
invece molto simili agli attuali motori a scoppio, con rendimenti medi
attorno al 20-25 per cento. Non va trascurato però il fatto che,
utilizzando come combustibile l’idrogeno, essi hanno il pregio di
cedere all’ambiente residui molto meno inquinanti degli attuali e
cioè essenzialmente ossidi di azoto.
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