Idrogeno e celle a combustibile

La NASA usa l’idrogeno per lanciare le navette spaziali. Credit: NASA

L’idrogeno è l’elemento più semplice. Un atomo di idrogeno consiste di un solo protone e un elettrone. È anche l’elemento più abbondante nell’universo. Nonostante la sua semplicità e abbondanza, l’idrogeno non si trova naturalmente come gas sulla Terra – è sempre combinato con altri elementi. L’acqua, per esempio, è una combinazione di idrogeno e ossigeno (H2O).

L’idrogeno si trova anche in molti composti organici, in particolare gli idrocarburi che costituiscono molti dei nostri carburanti, come la benzina, il gas naturale, il metanolo e il propano. L’idrogeno può essere separato dagli idrocarburi attraverso l’applicazione del calore – un processo noto come reforming. Attualmente, la maggior parte dell’idrogeno si ottiene in questo modo dal gas naturale. Una corrente elettrica può anche essere usata per separare l’acqua nei suoi componenti di ossigeno e idrogeno. Questo processo è conosciuto come elettrolisi. Alcune alghe e batteri, usando la luce del sole come fonte di energia, emettono anche idrogeno in certe condizioni.

L’idrogeno ha un alto contenuto energetico, ma un motore che brucia idrogeno puro non produce quasi nessun inquinamento. La NASA ha usato l’idrogeno liquido fin dagli anni ’70 per spingere in orbita lo space shuttle e altri razzi. Le celle a combustibile a idrogeno alimentano i sistemi elettrici dello shuttle, producendo un sottoprodotto pulito – acqua pura, che l’equipaggio beve.

Celle a combustibile a idrogeno

Una cella a combustibile combina idrogeno e ossigeno per produrre elettricità, calore e acqua. Le celle a combustibile sono spesso paragonate alle batterie. Entrambe convertono l’energia prodotta da una reazione chimica in energia elettrica utilizzabile. Tuttavia, la cella a combustibile produrrà elettricità finché il combustibile (idrogeno) sarà fornito, senza mai perdere la sua carica.

Le celle a combustibile sono una tecnologia promettente per l’uso come fonte di calore ed elettricità per gli edifici, e come fonte di energia elettrica per i motori elettrici dei veicoli. Le celle a combustibile funzionano meglio con l’idrogeno puro. Ma combustibili come il gas naturale, il metanolo o anche la benzina possono essere riformati per produrre l’idrogeno necessario per le celle a combustibile. Alcune celle a combustibile possono anche essere alimentate direttamente con metanolo, senza usare un reformer.

In futuro, l’idrogeno potrebbe anche unirsi all’elettricità come importante vettore energetico. Un vettore energetico muove e fornisce energia in una forma utilizzabile per i consumatori. Le fonti di energia rinnovabile, come il sole e il vento, non possono produrre sempre energia. Ma potrebbero, per esempio, produrre energia elettrica e idrogeno, che può essere immagazzinato finché non è necessario. L’idrogeno può anche essere trasportato (come l’elettricità) in luoghi dove è necessario.