Auto a idrogeno: come funzionano i veicoli fuel cell

Le auto a idrogeno sono molto simili alle auto elettriche ma con tante differenze: ecco come funzionano dal rifornimento alle batterie a combustibile

7 gennaio 2020 - 13:16

Le auto a idrogeno si possono considerare tra le elettriche una nicchia nella nicchia, al punto che per molti è ancora un mistero come funzionano le auto fuel cell. Le auto ad idrogeno di definiscono tecnicamente elettriche perché utilizzano energia elettrica per muoversi. Ma anziché ricaricare la batteria, producono autonomamente l’elettricità che gli serve per funzionare. Ma cos’altro caratterizza il funzionamento delle auto a idrogeno? Ecco tutte le curiosità più importanti e quell meno note sulle auto fuel cell e perché vengono definite celle a combustibile.

AUTO A IDROGENO E AUTO ELETTRICHE, SIMILITUDINI

La Germania è il principale Paese d’Europa che sta puntando sulle auto alimentate ad idrogeno. A dicembre 2019 infatti si contano circa 80 stazioni di rifornimento per auto a idrogeno in Germania. Ecco perché chi meglio dell’ADAC, poteva aiutarci a chiarire le domande più diffuse sulle auto a idrogeno. I prezzi d’acquisto per uno dei pochi modelli di auto a idrogeno in commercio in Europa sono ancora piuttosto proibitivi. Basta pensare che una Toyota Mirai (oltre 78 mila euro e 154 cv) costa molto più di una Tesla Model 3 (poco meno di 50 mila euro). Così come per le auto elettriche però il limite maggiore delle auto a idrogeno è la capillarità delle stazioni di rifornimento che devono avere requisiti di sicurezza molto elevati.

I COMPONENTI DI UN’AUTO A IDROGENO

A livello costruttivo le auto a idrogeno non hanno bisogno di una grande batteria per immagazzinare l’energia. Ma come le auto elettriche si muovono grazie a uno o più motori elettrici. La differenza nelle auto a idrogeno sta nella presenza di un serbatoio per l’idrogeno, che alimenta una cella a combustibile e di una batteria che possiamo definire “tampone”. Si capisce quindi perché è di primaria importanza il ruolo attribuito alle fuel cell e alle membrane PEM (membrana elettrolitica polimerica). L’energia elettrica quindi di ottiene da una reazione tra l’ossigeno atmosferico e l’idrogeno contenuto nel serbatoio. Ed è quanto produce l’auto a idrogeno dallo scarico: esattamente vapore acqueo e niente altro.

LA BATTERIA DELLE AUTO A IDROGENO

All’interno delle fuel cell avviene la reazione di idrolisi inversa che produce elettroni che alimentano il motore elettrico di trazione. A differenza delle auto elettriche però le auto a idrogeno hanno bisogno anche di una batteria di dimensioni ridotte. Serve a coprire eventuali richieste di energia del motore e a recuperare l’energia in frenata proprio come fanno le auto elettriche e ibride. La tensione prodotta dalle celle a combustibile però non sarebbe sufficiente ad alimentare il motore elettrico senza l’aiuto del trasformatore ausiliario. Proprio come nelle auto elettriche infatti la tensione prodotta dalle celle a combustibile deve essere elevata fino all’ordine dei 600V.

AUTO A IDROGENO E RIFORNIMENTO

C’è un dettaglio però che richiama la struttura delle auto a idrogeno a quella delle auto a combustione interna (fatta eccezione per quelle che bruciano direttamente l’idrogeno nel motore ICE): il serbatoio di rifornimento. Il serbatoio dell’idrogeno deve essere abbastanza resistente da sopportare pressioni di circa 700 bar (oltre 3 volte il rifornimento delle auto a metano). L’idrogeno è immagazzinato in forma gassosa ad  alta pressione (350 bar o 700 bar) o in  forma liquida a -253 °C. A fronte di una più elevata densità energetica però i serbatoi devono essere anche in grado di isolare adeguatamente il gas. Rispetto alla ricarica di un’auto elettrica, il rifornimento di idrogeno può richiedere fino a 5 minuti ma con tutti i contro che sulle auto a idrogeno di cui abbiamo parlato qui.

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