Il contenuto dell'articolo:
- Un po' di storia
- Il segno distintivo dei motori a idrogeno
- I principali pro e contro dei motori a idrogeno
- Le auto più popolari con motore a combustione interna a idrogeno
"L'idrogeno è il carburante del futuro" - è con questo messaggio che gli ICE a idrogeno vengono introdotti nelle industrie dei trasporti e dell'aviazione.
Non è un caso che l'idrogeno occupi una posizione di primo piano tra tutte le altre fonti di energia alternativa: è il più ecologico possibile, ha una risorsa rinnovabile e ha anche la massima efficienza rispetto ai motori classici che funzionano a benzina e diesel.
Tuttavia, oltre agli innegabili vantaggi, il motore a idrogeno presenta anche una serie di svantaggi, che non consentono ancora di renderlo massiccio e soppiantare completamente i "dannosi" motori a benzina e diesel.
Un po' di storia
L'umanità ha iniziato a pensare alla necessità di preservare l'ambiente abbastanza di recente, ma gli scienziati hanno iniziato a pensare di sostituire un motore a combustione interna convenzionale molto prima.
Quindi, dalla mano dello scienziato François Isaac de Rivaz, originario della Francia, il primo motore a idrogeno fu prodotto nel 1806. Nel 1841, la Gran Bretagna ricevette il primo accordo di brevetto per la produzione di un motore a idrogeno e nel 1852 gli scienziati tedeschi furono in grado di creare un motore a combustione interna funzionante su una miscela aria-idrogeno.
Tuttavia, i piani per l'introduzione dei motori a idrogeno furono vanificati dai motori a benzina, che si diffusero dopo il 1870.
Ricordarono di nuovo l'idrogeno come combustibile alternativo solo nel 1941 nell'assediata Leningrado. Quindi il tecnico sovietico B. Shelishch utilizzò un "cocktail" aria-idrogeno per lanciare palloni di sbarramento.
Poi l'idrogeno è stato dimenticato di nuovo, fino a quando la crisi mondiale del carburante ha bussato alla porta negli anni '70. Alla fine degli anni '70, la casa automobilistica BMW ha lanciato la sua prima auto funzionante a idrogeno, e poi altre aziende hanno seguito il suo esempio, tra cui l'americana General Motors e Ford, la giapponese Honda e altre.
Tuttavia, non appena la crisi si è placata, l'interesse per l'idrogeno come fonte di energia è nuovamente scemato. E ora, decenni dopo, l'umanità ha di nuovo ricordato la sua esistenza, che è stata facilitata non solo dall'attivazione degli ambientalisti, ma anche dall'aumento dei prezzi del carburante.
Il segno distintivo dei motori a idrogeno
Strutturalmente, un motore a idrogeno non è molto diverso da un motore a combustione interna standard. Contiene anche pistoni, una camera di combustione e un meccanismo di biella-manovella. Allora qual è la differenza?
Il fatto è che i motori a idrogeno utilizzano un metodo diverso per fornire la miscela di carburante e la sua successiva combustione. Inoltre, la combustione dell'idrogeno richiede molto meno tempo rispetto ai combustibili a base di petrolio. Le differenze sono insignificanti e a prima vista può sembrare che non sia difficile convertire un ICE convenzionale in uno a idrogeno, ma non è così.
Una serie di problemi con l'utilizzo di un motore a idrogeno:
- L'idrogeno è difficile da ottenere. Non è un segreto che sia contenuto nell'acqua ed è giustamente considerato l'elemento chimico più diffuso al mondo, sebbene non sia praticamente rappresentato nella sua forma pura. Ciò significa che l'auto deve essere dotata di una speciale installazione di tipo chiuso: un elettrolizzatore, che è responsabile della scissione dell'acqua e della produzione di idrogeno. Tuttavia, in pratica, tale installazione è difficile da fabbricare, il che incide notevolmente sul suo costo finale.
- A causa dell'elevata temperatura di compressione, l'idrogeno reagisce facilmente con vari elementi metallici della centrale elettrica e persino con l'olio motore.
- Anche una piccola perdita di idrogeno a contatto con un collettore riscaldato causerà un incendio. Ecco perché oggi, quando si realizzano motori a idrogeno, si utilizzano solo centrali elettriche rotative, poiché riducono il rischio di incendio dovuto alla maggiore distanza tra i collettori di aspirazione e di scarico.
Tuttavia, la maggior parte dei problemi è stata risolta finora, non solo sulle installazioni rotanti, ma anche nei motori che utilizzano meccanismi a pistone, il che consente all'idrogeno di rimanere il sostituto più promettente per benzina / diesel.
I principali pro e contro dei motori a idrogeno
I principali vantaggi che i motori a idrogeno hanno:
- un alto livello di compatibilità ambientale, poiché il vapore acqueo è il prodotto della sua combustione. Quando l'idrogeno brucia, anche l'olio motore brucia, tuttavia, la quantità di gas di scarico tossico è molte volte inferiore rispetto a quando si brucia benzina o carburante "pesante";
- alta efficienza, che è molte volte superiore a quella delle centrali elettriche classiche funzionanti a diesel o benzina;
- relativa semplicità strutturale, nonché assenza di sistemi di alimentazione del carburante costosi e poco affidabili, anch'essi pericolosi;
- silenziosità.
Nonostante una serie di vantaggi significativi, i motori a idrogeno presentano un numero sufficiente di svantaggi:
- prezzo elevato e complessità per ottenere idrogeno puro;
- infrastrutture non sviluppate di stazioni di rifornimento in grado di rifornirsi di idrogeno;
- mancanza di standard internazionali per il trasporto e l'uso del carburante a idrogeno;
- alto costo dei componenti del carburante e manutenzione dei motori a idrogeno;
- difficoltà legate allo stoccaggio del combustibile a idrogeno. Gli scienziati non sono ancora giunti a un denominatore comune per quanto riguarda il materiale che deve essere utilizzato nella fabbricazione di serbatoi per lo stoccaggio di idrogeno combustibile;
- un aumento della massa totale dell'auto dovuto alla presenza di un motore a idrogeno, che è notevolmente più pesante degli ormai diffusi motori a benzina e diesel.
Inoltre, le bombole di idrogeno devono essere regolarmente ispezionate e certificate, operazione che può essere eseguita solo da tecnici qualificati e autorizzati.
Le auto più popolari con motore a combustione interna a idrogeno
Nella foto: Riversimple Rasa
Nonostante il fatto che gli scienziati continuino a interrogarsi sugli attuali problemi associati all'uso dei motori a idrogeno, il numero di auto alimentate a idrogeno continua a crescere. Le più famose auto alimentate a idrogeno sono:
- Toyota Mirai FCV - l'auto ha debuttato per la prima volta nel 2013, ma è stata messa in vendita solo nel 2015. I cilindri in esso disponibili fornivano una "autonomia" di circa 500 km.
- BMW 750hL, una cui versione concept è stata mostrata nel 2000. L'auto è dotata di uno speciale serbatoio di idrogeno, la cui riserva è sufficiente per coprire una distanza di 300 km.
- Honda Clarity è un'altra vettura che utilizza l'idrogeno al posto del classico carburante. I principali vantaggi del modello sono il suo aspetto spettacolare e un'impressionante, per gli standard delle auto a idrogeno, una riserva di carica di 589 km.
- La Riversimple Rasa è una piccola auto a idrogeno originaria del Regno Unito. La sua caratteristica principale era il peso ridotto (poco più di 500 kg) e un'impressionante riserva di carica - circa 500 km.
Inoltre, i produttori continuano a presentare concept car a idrogeno, tra cui l'Audi H-tron Quattro, la Mercedes GLC a idrogeno, il camion Nikola One di Nikola Motor, la supercar H2 Speed della casa di design Pininfarina e molti altri.
Conclusione
Nonostante una serie di svantaggi, l'idrogeno può diventare la fonte di energia pulita più promettente per i prossimi 30-40 anni. Dobbiamo solo trovare un metodo efficace per produrre idrogeno e sviluppare un'infrastruttura per la sua consegna al consumatore finale, e poi l'umanità dimenticherà per sempre non solo il carburante, ma anche la crisi ambientale.
