La ricerca tecnologica nel settore delle auto negli ultimi anni ha compiuto interessanti progressi verso soluzioni a basso impatto ecologico, tra queste le auto a idrogeno. Sebbene queste siano considerato le vetture del futuro, affiancandosi alle più conosciute auto elettriche o ibride, si è ancora lontani da una loro diffusione su larga scala come mezzo di mobilità sostenibile. Prima di conoscerne vantaggi e limiti e analizzarne i principali modelli, vediamo come funziona un’auto a idrogeno.
Come funziona un’auto a idrogeno: la cella a combustione
L’auto a idrogeno è alimentata da un motore elettrico che gli consente di convertire l’energia chimica in energia meccanica grazie ad una speciale cella di combustione. In particolare l’idrogeno può bruciare in un motore a combustione interna nelle auto a idrogeno HICEV (Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle), oppure innescando una reazione con l’ossigeno in una pila a combustibile, questo è il caso delle auto a idrogeno FCEV.
Queste vetture si definiscono anche Fuel Cell Electric Vehicle per distinguersi dalle auto elettriche alimentate a batteria, dette anche Battery Electric Vehicle o BEV. Questa tecnologia nasce da un dispositivo ideato nell’Ottocento e utilizzato sulle capsule spaziali dalla Nasa per la prima volta nel 1962.
L’idrogeno viene utilizzato per generare energia elettrica tramite reazione con l’ossigeno dell’aria all’interno delle celle, mentre un accumulatore sfrutta la frenata rigenerativa per migliorare la resa del veicolo.
La differenza principale tra le due tipologie di automobili riguarda proprio il meccanismo di funzionamento, che, nel caso delle auto a idrogeno è strettamente collegato ad un’efficiente centrale elettrica, detta a combustione, mentre in quelle elettriche o ibride l’energia viene prelevata da una batteria integrata.
La cella combustibile delle auto a idrogeno è dotata di due elettrodi, uno positivo, chiamato anodo ed uno negativo, detto catodo, dall’unione dei quali si ottiene energia elettrica con un processo inverso a quello dell’elettrolisi.
Dalla reazione chimica tra ossigeno, di cui è saturo l’elettrodo positivo, e l’idrogeno del polo negativo si genera l’elettricità con cui alimentare il movimento dell’auto, mentre gli scarti del processo sono semplicemente calore e acqua, uniche emissioni dei veicoli a idrogeno.
Attraverso lo scarico l’aria purificata viene poi reimmessa nell’atmosfera, favorendo così una riduzione delle emissioni inquinanti da polveri sottili. Ciò che maggiormente contraddistingue le auto a idrogeno da quelle elettriche non è soltanto la batteria per immagazzinare energia ma proprio un serbatoio a idrogeno con cui la cella combustibile si alimenta.
Grazie alle fuel cell e alle membrane elettrolitiche polimeriche (PEM), che producono energia elettrica dalla reazione tra ossigeno atmosferico e idrogeno contenuto nel serbatoio, le auto a idrogeno assicurano innumerevoli vantaggi in termini ambientali, ma non mancano i limiti e gli svantaggi, ecco quali sono.
Auto a idrogeno: quali sono i pro e i contro
Il principale vantaggio delle auto a idrogeno, come si è visto, riguarda la possibilità di ridurre drasticamente le emissioni nocive evitando la produzione di gas serra tramite lo scarico, da cui, al contrario, fuoriesce soltanto vapore acqueo.
La combustione del petrolio e del metano, produce, infatti, anidride carbonica, con gravi ripercussioni sull’ambiente, mentre il serbatoio in fibra di carbonio e la cella combustibile al centro delle auto a idrogeno limitano gli scarti inquinanti e dunque l’emissione di gas serra nell’aria.
Oltre alla possibilità di offrire motori ecologici, le auto a idrogeno sono destinate ad essere i veicoli del futuro a causa dell’esaurirsi del petrolio, sfruttando le energie rinnovabili e offrendo sistemi di ricarica molto più rapidi ed economici. Se è vero, infatti che le auto elettriche hanno acquistato sempre maggiore centralità nel panorama della mobilità sostenibile, quelle a idrogeno possono offrire maggiori vantaggi anche in termini di risparmio e di praticità.
Queste vetture permettono, infatti, di ricaricare le batterie del motore elettrico in maniera molto più rapida ed offrendo una densità specifica di energia molto elevata, pari a oltre 200 volte quella degli ioni di litio. A ciò corrisponde anche una maggiore autonomia, che rende possibile provvedere ad un rifornimento di idrogeno in pochi minuti rispetto alle auto a batteria, che richiedono, al contrario, diverse ore per essere totalmente ricaricate.
Gli innumerevoli pregi delle auto a idrogeno non escludono, tuttavia, alcuni limiti che ne condizionano la definitiva affermazione sul mercato, ad esempio il prezzo e l’assenza quasi totale delle stazioni di riferimento sul territorio. Se da una parte queste auto richiedono bassi costi di manutenzione, dall’altra sono dotate di una tecnologia piuttosto costosa, che esige un ingente investimento iniziale.
La rete di distribuzione dell’idrogeno in Italia è ancora in costruzione, pertanto, sebbene le auto a idrogeno possano raggiungere un’autonomia di 480 km con un pieno, le poche stazioni presenti sul territorio non favoriscono i lunghi viaggi.
Auto a idrogeno: le migliori in commercio
Inizialmente le prime auto a idrogeno sul mercato utilizzavano motori a combustione interna sfruttando l’idrogeno come combustibile. I primi esperimenti furono realizzati dalla BMW, tra questi la Hydrogen 7, prototipo costruito in ben cento modelli tra il 2006 e il 2008.
Dotate di doppia alimentazione, queste auto funzionavano mantenendo l’idrogeno a bassissima temperatura in uno stato liquido all’interno di un serbatoio apposito prima di iniettarlo nei collettori, ma il basso rendimento e i costi elevati indussero ad interrompere la sperimentazione di questi veicoli.
La ricerca si concentrò negli anni successivi sulla tecnologia delle celle a combustione, da cui nacquero nuovi prototipi, tra questi un furgone, fino ad alcuni modelli oggi ufficialmente sul mercato. La Toyota Mirai è la prima auto a idrogeno regolarmente in vendita nelle concessionarie di quasi tutti i paesi, ma non è l’unica a livello globale.
La Toyota a idrogeno, il cui nome significa futuro, ha forme e design all’avanguardia, dalle linee squadrate ed imponenti, mentre la Hyundai offre sul mercato il SUV fuell cell, chiamato Hyundai Nexo, estremamente potente e in grado di assicurare un’autonomia di quasi 670 km.
Tra le auto a idrogeno in vendita sul mercato vi è anche la Honda Clarity Fuell Cell, una berlina giapponese dallo stile ricercato, che garantisce una percorrenza di 650 km ed una velocità massima di 165 km/h.
Al di là dei pro e i contro che caratterizzano questi veicoli, le auto a idrogeno rappresentano un passo importante verso un futuro sostenibile ed un mondo più pulito.
