Come funzionano i motori dei veicoli ad idrogeno

Si sente sempre parlare di veicoli ad idrogeno, ma come funzionano davvero? Come riescono a prendere elettricità dall’idrogeno?

Poco più di un decennio fa, i veicoli a celle a combustibile, noto anche come veicolo a idrogeno o veicolo a celle a combustibile a idrogeno, sembravano pronti a sfidare i veicoli elettrici ibridi e a batteria come alternativa green alle auto e ai camion a benzina, ma la rivoluzione dell’idrogeno non è mai avvenuta.

Anche se i veicoli elettrici hanno i loro problemi complessi, la mancanza di un’infrastruttura di rifornimento di idrogeno e l’infiammabilità del gas su cui si basano hanno condannato quella tecnologia come una valida alternativa per i consumatori. Ad esempio in tutti gli Stati Uniti sono solo circa 15.000 i veicoli alimentati a idrogeno per le strade. Quel numero è davvero distrutto dagli oltre 2 milioni di veicoli elettrici negli Stati Uniti.

Ironia della sorte, i veicoli ad idrogeno sono essenzialmente EV in quanto sono alimentati da motori elettrici che ottengono la loro energia da una reazione elettrochimica tra idrogeno e un catalizzatore come il platino. Il gas idrogeno viene immagazzinato in un serbatoio e poi incanalato in una pila di celle a combustibile, dove viene convertito in elettricità, che viene immagazzinata in una batteria. L’unica emissione dei veicoli a idrogeno è il vapore acqueo.

Come funzionano le celle a combustibile a idrogeno

La maggior parte delle attuali celle a combustibile a idrogeno utilizza una costruzione a membrana elettrolitica polimerica (PEM). Le celle a combustibile PEM sono anche chiamate celle a combustibile a membrana a scambio protonico. Queste celle sono fatte di strati sottili (meno di 20 micron) di un materiale simile all’involucro di plastica.

Il catalizzatore è diffuso su entrambi i lati della cella a combustibile, dell’anodo e del catodo. Sul lato anodo della cellula, le molecole di idrogeno sono divise in protoni ed elettroni. I protoni si mescolano con un polimero conduttore di ioni (ionomero) e passano attraverso la membrana fino al catodo, dove avviene una reazione nota come riduzione dell’ossigeno, producendo l’energia elettrica necessaria per alimentare il motore del veicolo.

Le celle a combustibile hanno anche ulteriori strati di carta di carbonio noti come Gas Diffusion Layers (GDL), che lavorano per incanalare i componenti del vapore acqueo lontano dagli strati reattivi della cella a combustibile e nel sistema di scarico del veicolo.

Poiché i sistemi a celle a combustibile a idrogeno non producono elettricità fino a quando non raggiungono una temperatura di 10°, i veicoli alimentati a idrogeno sono dotati di una batteria agli ioni di litio per aiutare a avviare la reazione elettrochimica.