Rifornimento ed erogazione di idrogeno

Sì, l'idrogeno si può utilizzare per alimentare automobili, autobus, treni, autocarri pesanti, veicoli militari, navi, aerei e qualsiasi altra forma di trasporto basato sulla combustione. I cosiddetti veicoli a idrogeno, comprese le automobili a idrogeno, utilizzano celle a combustibile per convertire l'energia chimica presente nella molecola di idrogeno in energia meccanica. I motori a combustione possono anche bruciare idrogeno liquefatto come combustibile, soluzione oggi più comunemente usata per i razzi. Ma l'H2 liquido può anche alimentare veicoli commerciali e passeggeri con motori progettati per gas o gasolio in modo altrettanto efficiente, dopo alcune necessarie modifiche. L'autonomia e il costo dell'idrogeno sono paragonabili alla benzina, la differenza principale è che gli scarichi del gas bruciato contengono CO2, mentre l'idrogeno produce solo vapore acqueo.

Una cella a combustibile è una centrale elettrochimica compatta (delle dimensioni di una valigetta o inferiori) che converte una fonte continua di combustibile e ossigeno in elettricità utilizzando reazioni chimiche e non combustione. Le celle a combustibile a idrogeno generano elettricità cambiando la carica di ioni di idrogeno che si spostano dal combustibile H2 attraverso un elettrolita (solitamente platino) insieme all'ossigeno, dove reagiscono emettendo elettroni e vapore acqueo. Le celle a combustibile possono generare elettricità in modo continuo se il combustibile e l'ossigeno vengono erogati alla velocità corretta.

Le celle a combustibile a idrogeno sono circa due volte più efficienti dal punto di vista energetico (40%-60%) rispetto al tipico motore a combustione interna di un'auto (25%), ma senza gas di scarico a effetto serra. Sono anche estremamente leggere e occupano molto meno spazio, consentendo di aumentare la quantità di idrogeno combustibile stoccato in un determinato veicolo. Inoltre, la loro durata è paragonabile a quella dei motori a combustione.

Come tutte le tecnologie delle celle a combustibile attualmente in fase di sviluppo, le celle a combustibile a idrogeno richiedono misure e capacità di controllo precise per garantire che il processo di conversione dell'energia elettrochimica sia sostenuto con portate e pressioni adeguate, relativamente alte. Anche i costi di produzione di elettroliti in platino possono essere elevati, sebbene vengano sviluppati nuovi metodi per ridurre la quantità necessaria.

Le soluzioni per l'automazione mobile, come controllori logici, elettrovalvole e regolatori di pressione, sono sufficientemente affidabili e durevoli da garantire che verso la cella a combustibile siano alimentati i livelli ottimali di idrogeno e ossigeno con la giusta pressione. Poiché ogni applicazione è diversa ed esistono preoccupazioni relative alla sicurezza, date le pressioni coinvolte, queste tecnologie sono scalabili e dimensionate per tutto ciò che si trova tra le carrozze passeggeri e le navi da carico.

Per i conducenti, le stazioni di rifornimento di idrogeno sono simili alle tradizionali stazioni di rifornimento di benzina con pompe manuali. Tuttavia la stazione stessa è una struttura ad alta tecnologia che trasforma il gas idrogeno stoccato nei serbatoi di stoccaggio in liquido ionico pronto per i motori ad H2 condensandolo a pressione estremamente elevata con l'utilizzo di compressori. Dopo la compressione, il liquido deve essere conservato a -40 gradi centigradi (-40 Fahrenheit), in modo che non venga convertito nuovamente in gas prima dell'erogazione.

Le tecnologie di automazione avanzate, come i misuratori di portata in massa a effetto Coriolis con precisione dello 0,5%, i controllori basati su microprocessore che consentono un controllo algoritmico preciso della pressione, i rilevatori di fiamma di idrogeno a lunga distanza, i sensori di temperatura non intrusivi classificati per temperature estremamente basse e le valvole in grado di gestire pressioni operative elevate fino a 15.000 libbre per pollice quadrato, sono state tutte sviluppate specificamente per applicazioni di combustibile a idrogeno, contribuendo a renderli più sicure, con una manutenzione più facile e più praticabili dal punto di vista commerciale come alternativa alle stazioni di servizio.