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pubblicato il 7 gennaio 2009 in energia

Veicoli a idrogeno

Idrogeno dall’acqua
Uno dei problemi maggiori nell’uso di idrogeno per far funzionare i veicoli, un sistema che eliminerebbe inquinamento ed emissione di CO2 dai motori di auto e camion, è la difficoltà di immagazzinare questo gas in quantità tali da poter consentire una decente autonomia al veicolo.
Jerry Woodall, professore di Chimica della Purdue University dell’Indiana, negli Stati Uniti, sembra avere trovato una soluzione: mettere nel serbatoio acqua e delle speciali pastiglie a base di alluminio e altri elementi chimici. Queste pastiglie, reagendo con l’acqua, saranno in grado di produrre idrogeno per parecchio tempo, prima che sia necessario fermarsi a fare rifornimento.
Il problema
L’idrogeno è un gas molto leggero, che sfugge facilmente e che richiede temperature molto basse per diventare liquido. Altri sistemi di immagazzinamento, per esempio forzando l’idrogeno nel reticolo cristallino di sostanze particolari, sono in fase di sperimentazione, ma risultano costosi, pesanti e complessi da usare. Un vero peccato, perché l’idrogeno potrebbe essere la soluzione per rendere pulito il nostro traffico urbano. Un’auto che utilizzi idrogeno non emette alcuna sostanza inquinante e in più l’idrogeno può essere utilizzato sia per far funzionare moderni motori a celle combustibile, che funzionano sfruttando il principio delle batterie, sia nei normali motori a scoppio. Questo è molto importante perché significa che l’introduzione dell’idrogeno non obbligherebbe tutti a ricomprare l’auto per utilizzarlo.

La soluzione di Woodall
La Natura ci ha però già fornito di una forma di immagazzinamento dell’idrogeno economica e comoda: l’acqua. Un chilo di acqua contiene infatti circa 100 grammi di idrogeno.
Ma come fare a separare questo gas dall’ossigeno dell’acqua nel serbatoio di un’auto?
L’idea di Woodall è di introdurre alluminio nell’acqua. L’alluminio è estremamente “avido” di ossigeno, quindi è in grado di strappare questo gas dalla molecola dell’acqua e lasciare libero l’idrogeno. Il problema è che l’alluminio si copre immediatamente di un velo di ossido, l’allumina, che impedisce che l’ossidazione continui all’interno del metallo. Per evitare questo fenomeno si sa da tempo che si può usare una speciale lega liquida composta da indio, gallio e stagno, che spezzano continuamente il velo di allumina, facendo si che tutto l’alluminio reagisca con l’ossigeno dell’acqua, liberando grandi quantità di idrogeno.
Ma come fare per trasferire questo sistema nel serbatoio di milioni di auto, considerando pure che indio e gallio sono metalli rari e costosi?
Woodall dopo molti tentativi è riuscito a realizzare, mediante un raffreddamento molto lento,  una nuova lega alluminio (95%) + indio-stagno-gallio (5%), che si presenta come un solido omogeneo, non più come un sistema in due stati. Pastiglie di questa nuova lega introdotte in acqua, reagiscono rapidamente trasformando tutto l’alluminio in allumina e liberando tutto l’idrogeno contenuto nelle molecole dell’acqua che hanno preso parte alla reazione. La lega stagno-indio-gallio resta inalterata.

Un ciclo basato sul riciclo!
Secondo Woodall, l’intero ciclo del combustibile dovrebbe funzionare così: un’automobile nuova con motore ad idrogeno (elettrico con cella a combustibile o a scoppio che brucia il gas nei cilindri) va dal distributore, riempie il serbatoio di acqua e ci butta dentro un certo numero di pasticche della nuova lega 95-5. Queste reagiscono e producono l’idrogeno necessario a muoversi. Quando tutta l’acqua è stata trasformata e l’auto è “in riserva”, l’automobilista torna dal distributore, che succhia via la soluzione usata, sostituendola con nuova acqua e pastiglie della lega 95-5. La soluzione usata, che contiene l’allumina e gli altri metalli, viene mandata a stazioni di riciclo, dove dall’ossido si ricava di nuovo alluminio, con un consumo energetico pari ad un terzo di quello necessario per estrarlo dal minerale naturale, mentre indio, gallio e stagno sono recuperati interamente ed utilizzati per formare le nuove pastiglie di lega 95-5.
In pratica, per far muovere l’automobile l’unica energia utilizzata è quella per la realizzazione o per il riciclo della lega di alluminio, che può anche provenire da fonti rinnovabili, come il sole e il vento. Il riciclo dei metalli si avvicina al 100%, quindi non si ha consumo di nuove risorse. Secondo Woodall, il ciclo del riciclo delle sue pastiglie sarebbe così economico ed efficiente che, dopo 60 passaggi di riciclo, il consumo energetico di veicoli mossi da idrogeno, diventerebbe minore di quelli simili mossi da idrogeno ricavato, come oggi, da elettrolisi dell’acqua o da trattamento del metano.

A cura di Videoscienza

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