Le auto alimentate a idrogeno sono veicoli elettrici?

Un'innovazione tecnologica del 1966 sta iniziando a suscitare interesse a distanza di oltre 50 anni. I veicoli elettrici a celle a combustibile , meglio noti come FCV o FCEV, sono veicoli alimentati a idrogeno che rappresentano un'alternativa ai veicoli con motore a combustione interna e offrono significativi vantaggi ambientali rispetto ai combustibili fossili.

I FCEV possono essere fonte di confusione da comprendere. Sono completamente elettrici? Bruciano idrogeno come un motore ICE brucia gas? E quali sono i vantaggi e gli svantaggi dei veicoli a celle a combustibile? Ecco cosa dovresti sapere.

Spinto da motori elettrici

Come le auto elettriche di cui si parla così comunemente oggi, i FCEV sono dotati di motori elettrici che spingono l’auto. Ogni casa automobilistica ha il proprio design per la posizione del motore elettrico e, proprio come i veicoli elettrici a batteria, è presente la possibilità di equipaggiare un motore di trazione elettrico su ciascuna ruota motrice, sia per la trazione anteriore, sia per quella posteriore o per tutte le ruote motrici. -funzionamento a trazione integrale.

Attualmente, la maggior parte dei pochi veicoli a celle a combustibile (FCEV) in fase di produzione, sviluppo e prototipo sono progettati principalmente per l'efficienza piuttosto che per l'elevata potenza. Con una quantità relativamente piccola di idrogeno a bordo, i veicoli a celle a combustibile per il trasporto passeggeri possono percorrere fino a 845 miglia [JU2] , sebbene l'autonomia media sia compresa tra 300 e 400 miglia. I camion a lunga percorrenza possono coprire distanze maggiori, fino a circa 900 miglia.

Crea la propria elettricità

La grande differenza tra BEV e FCEV è il modo in cui vengono alimentati i motori elettrici. Per i BEV, una batteria grande e pesante viene ricaricata collegandosi alla rete. Durante la guida, la carica della batteria si esaurisce e deve essere collegata a una fonte di energia elettrica per "fare rifornimento". Una delle sfide di un BEV è la quantità di energia necessaria per superare il peso aggiuntivo del pacco batteria, che in alcuni casi può raggiungere quasi 3,000 libbre.

Un FCEV alimenta i motori elettrici in modo diverso. Una pila di celle a combustibile genera la propria elettricità su richiesta per spingere il veicolo tramite i motori elettrici. Utilizza una combinazione di idrogeno e ossigeno nell'aria per creare elettricità. Il processo è piuttosto semplice:

• I serbatoi ad alta capacità immagazzinano l’idrogeno compresso a bordo, proprio come un serbatoio di carburante immagazzina benzina o diesel.
• Nella pila di combustibile, i protoni dell’idrogeno sono abbastanza piccoli da filtrare attraverso la membrana della cella a combustibile, separandoli dagli elettroni caricati negativamente.
• I protoni si combinano con l'ossigeno per creare acqua pura che viene espulsa.
• Gli elettroni continuano a generare una corrente elettrica.
• L'energia elettrica alimenta il motore elettrico e i sistemi di bordo necessari per il funzionamento del veicolo.

È necessaria una quantità molto piccola di idrogeno per generare una corrente elettrica continua in grado di far funzionare l’auto, il che significa che il “carburante” che deve trasportare è solo una frazione della massa del pacco batterie di un veicolo elettrico.

C'è elettricità immagazzinata in un FCEV?

Dato che un veicolo a celle a combustibile crea l’energia di cui ha bisogno su richiesta, è necessario che una batteria immagazzini energia come fa un veicolo elettrico? Dipende dal produttore. Sebbene alcuni FCV funzionino esclusivamente con elettricità su richiesta, la maggior parte degli altri dispone di un pacco batteria supplementare in situazioni di domanda elevata o come energia di riserva se le celle a combustibile esauriscono l’idrogeno.

Naturalmente in un FCV il pacco batterie è molto più piccolo poiché non costituisce la principale fonte di energia. Puoi aspettarti che sia circa il 5-10% della capacità e del peso di una tipica batteria per veicoli elettrici e occupi molto meno spazio nel telaio.

Insieme al pacco batterie, una batteria separata da 12 volt alimenta gran parte della carrozzeria e dei sistemi di sicurezza dell'auto, replicando il design di un veicolo elettrico. Un convertitore DC-DC mantiene la batteria da 12 volt completamente carica. Oltre ad alimentare i sistemi accessori, la batteria da 12 volt viene utilizzata per avviare l'auto, dando inizio al processo della pila a combustibile.

Le auto alimentate a idrogeno sono il futuro della guida?

Se la tecnologia dei veicoli elettrici a celle a combustibile esiste dagli anni Sessanta, perché ci è voluto così tanto tempo perché si diffondesse su larga scala? Potrebbe davvero rappresentare il futuro dell'automotive? Bisogna considerare che le auto elettriche esistono da prima del XIX ^secolo , e solo nell'ultimo decennio circa hanno ottenuto una reale accettazione. Ma se i veicoli a celle a combustibile raggiungeranno mai lo stesso livello di diffusione è difficile da prevedere. Esistono infatti delle sfide che ostacolano sia lo sviluppo che la percezione pubblica della tecnologia a idrogeno.

Innanzitutto, c'è una preoccupazione per la sicurezza. Con qualsiasi nuova tecnologia, c’è scetticismo su quanto sia sicuro l’idrogeno nei veicoli che possono viaggiare a oltre 60 miglia all’ora. Soprattutto con l'idrogeno, il disastro dell'Hindenburg può insinuarsi nella mente di alcune persone. Tuttavia, nonostante l’infiammabilità dell’idrogeno, è 16 volte più leggero dell’aria, quindi se i serbatoi del carburante venissero forati, il gas si dissiperebbe nell’aria quasi istantaneamente.

L’altro ostacolo da superare è la distribuzione. Attualmente, ci sono meno di cinque dozzine di stazioni di rifornimento di idrogeno a livello nazionale, rispetto a più di 6,600 stazioni di ricarica rapida DC per auto elettriche e molte, molte di più per combustibili fossili. Per rendere sostenibile l’energia a idrogeno, è necessario sviluppare una rete di distribuzione.

La terza sfida è produrre idrogeno come carburante. È costoso produrre combustibile a idrogeno, anche se i ricercatori sono costantemente alla ricerca di modi per renderlo più semplice. Si sono verificati progressi nel separare l’idrogeno dalle molecole di ossigeno nell’acqua, ma ridimensionarlo per produrne abbastanza per una rete nazionale o internazionale richiederà tempo e risorse.

Domande frequenti

Le auto alimentate a idrogeno sono considerate veicoli elettrici?

Sì. Un veicolo elettrico a celle a combustibile (FCEV) è azionato da motori elettrici, proprio come un veicolo elettrico a batteria. La differenza sta nella fonte di energia elettrica: una pila di celle a combustibile la produce a bordo utilizzando idrogeno e ossigeno, anziché prelevarla da una grande batteria caricata dalla rete elettrica.

Come fa una cella a combustibile a idrogeno a produrre elettricità?

L'idrogeno compresso proveniente dai serbatoi del veicolo fluisce nella pila di celle a combustibile. Qui, i protoni di idrogeno attraversano una membrana e si separano dai loro elettroni. I protoni si combinano con l'ossigeno presente nell'aria per formare acqua, che viene espulsa, mentre gli elettroni fluiscono come corrente elettrica che alimenta i motori e i sistemi di bordo.

Le auto a idrogeno hanno una batteria?

La maggior parte sì. Un pacco batterie più piccolo supporta le situazioni di maggiore richiesta e funge da riserva di energia nel caso in cui le celle a combustibile esauriscano l'idrogeno. In genere, ha una capacità e un peso pari al 5-10% di quelli di una tipica batteria per veicoli elettrici. Anche i veicoli a celle a combustibile (FCEV) dispongono di una batteria separata da 12 volt per la carrozzeria e i sistemi di sicurezza, come i veicoli elettrici.

Quanta strada può percorrere un'auto a idrogeno con un pieno?

I veicoli a celle a combustibile per il trasporto passeggeri hanno un'autonomia media di circa 300-400 miglia, e alcuni possono percorrere distanze molto maggiori. I camion a idrogeno per lunghe distanze possono coprire fino a circa 900 miglia.

L'idrogeno è sicuro da usare in un veicolo?

L'idrogeno è infiammabile, e questa è la principale fonte di preoccupazione per l'opinione pubblica. Inoltre, è circa 16 volte più leggero dell'aria, quindi se un serbatoio di carburante dovesse forarsi, il gas si disperderebbe nell'atmosfera quasi istantaneamente.

Perché le auto a idrogeno non sono più diffuse?

Tre sfide spiccano in particolare: lo scetticismo del pubblico sulla sicurezza dell'idrogeno, una rete di rifornimento molto limitata rispetto alle numerose colonnine di ricarica rapida in corrente continua disponibili per i veicoli elettrici a batteria, e il costo e la difficoltà di produrre idrogeno su larga scala.

Conclusione

I veicoli a celle a combustibile alimentati a idrogeno sono veicoli elettrici che producono la propria corrente elettrica anziché immagazzinare immense quantità di energia in un pacco batteria. Sono innovativi, efficienti e puliti, ma ci sono sfide per l'adozione. È ancora da vedere se diventeranno un pilastro dell’industria automobilistica e dei trasporti, ma ciò potrebbe risolvere alcuni dei problemi che i BEV presentano, con la carenza di materiali e il consumo di energia per produrre le batterie.