Idrogeno, quando la speranza ed il futuro cominciano a scuola

Potrebbe essere il combustibile del futuro. Ecologico, disponibile e versatile. Adesso s’introducono i primi “laboratori idrogeno”, noi siamo stati a...

Potrebbe essere il combustibile del futuro. Ecologico, disponibile e versatile. Adesso s’introducono i primi “laboratori idrogeno”, noi siamo stati a quello di Castellammare di Stabia, il primo nel Mezzogiorno

Come funziona una macchina (non necessariamente un’automobile) ad idrogeno? Quali sono i suoi vantaggi, quali i suoi attuali limiti? Come sfruttare questa risorsa praticamente inesauribile presente in natura? Sono queste le domande che scienziati e tecnici si pongono da un po’ di anni, specie quando ricorrono crisi (aumenti di prezzo) dei classici combustibili fossili, senza contare il loro pesante impatto sull’ambiente. L’idrogeno è l’elemento più leggero e quello più abbondante in natura. Allo stato elementare lo si trova sotto forma di molecola formata da due atomi elementari. E’ presente in tutti gli elementi organici e si combina con la maggior parte degli elementi della tavola periodica. Gli studi più recenti si sono concentrati sul suo possibile sfruttamento come combustibile alternativo per i tradizionali motori e come  fonte di energia per le cosiddette celle a combustibile.

E’ PRESENTE IN NATURA, COME LO SI RICAVA? - L’idrogeno viene ricavato attraverso il cosiddetto reforming, oppure con l’elettrolisi dell’acqua, quest’ultima, nella sua molecola elementare, come è noto, presenta due atomi di idrogeno combinati con uno di ossigeno, H2O. Il reforming è un processo che consiste, in sostanza, nella trasformazione dell’energia chimica del carbonio – anche quest’ultimo elemento molto presente in natura – contenuto nel carbon fossile e negli idrocarburi pesanti (come gli oli combustibili) in energia chimica dell’idrogeno. Questa reazione si ottiene ossidando il carbonio con l’ossigeno contenuto nella molecola d’acqua, in tal modo si liberano monossido e biossido di carbonio (CO e CO2). Nella pratica, il rendimento di questa trasformazione, è pari a circa all’80%. L’altro procedimento sinora adottato è quello dell’ elettrolisi dell’acqua che permette di trasformare l’energia elettrica in energia chimica dell’idrogeno. La reazione avviene nelle celle elettrolitiche. Al passaggio di corrente, gli ioni migrano verso gli elettrodi della cella, dove scaricano la loro carica elettrica, scomponendo la molecola dell’acqua e librando l’idrogeno nel catodo e l’ossigeno nell’anodo. Questa trasformazione avviene con un rendimento pari a circa il 70%.

UN MOTORE AD ACQUA? -  combinando idrogeno e ossigeno si da luogo ad una reazione che forma acqua che libera energia pronta per l’uso. Su questo processo si basa il principio di funzionamento delle “celle a combustibile”. Le emissioni di scarto del processo sono assolutamente non inquinanti, trattandosi di acqua calda e vapore. Secondo gli studi fin qui condotti questa tecnologia potrà essere utilizzata sia sotto forma di motore elettrico per le automobili ed i trasporti sia, con apparati ancora più complessi, come centrale industriale per la produzione di energia elettrica stessa. In linea di principio, in una cella combustibile si combinano l’idrogeno dal polo negativo e ossigeno dal polo positivo. Nel momento in cui gli atomi di idrogeno entrano in contatto con il catalizzatore (in genere una soluzione acquosa) gli elettroni si separano dal nucleo, generando una corrente elettrica, spostandosi verso il polo positivo dove si uniscono agli atomi di ossigeno caricandoli negativamente. Il processo termina con il passaggio delle molecole di idrogeno (positive) verso quelle di ossigeno (negative) dalla cui reazione chimica si forma l’acqua. In campo automobilistico, i progettisti stanno sostanzialmente seguendo due filoni. Quello appunto del motore a “cella combustibile” (fuel cell) e quello cosiddetto a “combustione interna” in grado di utilizzare l’idrogeno proprio come carburante. Questi caso i motori hanno necessità di utilizzare l’idrogeno liquido che, quindi, va pre-lavorato. In entrambi i casi le emissioni di scarto sono assolutamente non inquinanti.