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Auto a idrogeno: la soluzione è… nella pasta

Pubblicato 09 febbraio 2021

Per ovviare alla complessità della distribuzione dell’idrogeno liquido da stoccare nei costosi serbatoi delle auto con fuel cell, il Fraunhofer Institute lo “intrappola” in una pasta.

Auto a idrogeno: la soluzione è… nella pasta

IL GAS IN UNA PASTA - Cosa c’è di più “gassoso” dell’idrogeno? L’elemento più abbondante dell’Universo, infatti, è anche il più leggero ed è molto volatile. Eppure il Fraunhofer Institute ha trovato il modo di intrappolare l’idrogeno in una “pasta” molto speciale chiamata Powerpaste. Per liberare il prezioso e vivace gas basta metterla a contatto con l’acqua: l’idrogeno ritorna gassoso ed è pronto per entrare in una fuel cell per generare elettricità. L’idea sembra  promettente per diversi motivi, a partire dal contenuto energetico. 10 kg di Powerpaste contengono 1 kg di idrogeno, una quantità bassa solo in apparenza se pensiamo che per la Toyota Mirai il costruttore dichiara un’autonomia di più di 700 km con 5,6 kg di idrogeno.

TANTA ENERGIA NASCOSTA - L’energia specifica è di 1.600 Wh/kg mentre la densità di energia è di 1.900 Wh/litro, circa 10 volte quella degli elementi Li-Ion. Fra gli altri vantaggi di questa tecnologia brevettata citiamo la tossicità quasi nulla, il basso costo di gestione e, ovviamente, le emissioni locali zero. Il sistema si basa sulla reazione chimica tra l'idruro di magnesio MgH2, che è l’ingrediente principale di Powerpaste, e l'acqua. Il risultato è idrogeno H2 e l’unico sottoprodotto idrossido di magnesio Mg(OH)2 è un composto non tossico, anzi. Ricordiamo infatti che l’idrossido di magnesio è usato, con il nome di Magnesia, come farmaco antiacido. La metà dell'idrogeno prodotto proviene dall'acqua, in una specie di elettrolisi che non richiede energia per compiersi.


> Nelle attuali auto a fuel cell, come la Toyota Mirai, l'idrogeno è stoccato in complessi e costosi serbatoi ad alta pressione (in giallo nell'immagine) che lo mantengono allo stato liquido. Inoltre trasportare e distribuire un liquido ad alta pressione è complesso. Proprio per superare questi limiti è partita la ricerca che ha portato alla Powepaste.

INGREDIENTI SEMPLICI - Uno degli assi nella manica di Powerpaste è la sua sicurezza. Può essere manipolato senza grossi rischi ed è inerte fino a temperature di 250° C: a prova di calura estiva, quindi. Il magnesio è uno degli elementi più abbondanti sulla Terra e quindi non è difficile reperirlo. La polvere di magnesio viene combinata con l'idrogeno per formare idruro di magnesio in un processo a 350 C° e con pressione di 5/6 volte quella atmosferica. Gli studi del Fraunhofer Institute hanno portato alla determinazione di 2 additivi (un estere e un sale metallico non pericolosi) che vengono aggiunti per velocizzare il rilascio dell’idrogeno durante la reazione.

ACQUA ENERGETICA - Il veicolo dispone di un pistone che “spreme” la Powerpaste da una cartuccia. Una pompa di precisione dosa l’acqua da combinare con la pasta e l’idrogeno che si genera è pronto per essere inviato alla fuel cell. Fa pensare il fatto che la densità dell’energia è superiore a quella di un serbatoio con idrogeno a 700 bar. Il processo funziona a bassa pressione e l’avvio e lo spegnimento avvengono in pochi secondi mentre il cambio della cartuccia di Powerpaste si fa rapidamente e senza attrezzi.

GESTIONE FACILE - Il sistema è facilmente scalabile per potenze da 100 W a 10 kW. La potenza massima non è elevatissima ma può bastare per l’uso come range extender, generatori portatili e, soprattutto, in scooter e mezzi a 2 ruote, per i quali sarebbe improponibile un serbatoio di idrogeno ad altra pressione. È poi facile capire che le infrastrutture di produzione, trasporto e distribuzione sono molto meno costose e critiche rispetto a quelle per l’idrogeno. Un impianto pilota entrerà in funzione già quest’anno in Germania e siamo molto curiosi di conoscere i risultati di questa sperimentazione. 





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Ritratto di andrea999
9 febbraio 2021 - 12:46
Non è chiaro quanta acqua in peso va imbarcata anche xchè parte sarebbe riciclata come sottoprodotto di uscita della cella a combustibile, però con una simile densità di energia oltre alle auto si potrebbe pensare anche a elicotteri elettrici e droni dall'autonomia molto più estesa...
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 14:55
@andrea999 Si è in rapporto 1:2 (proprio come in figura 3), che in massa diventa 1,45:2 ca. (occorre conoscere la composizione dell'impasto).
Ritratto di andrea999
9 febbraio 2021 - 17:14
Ma la fuel-cell quando produce energia elettrica non restituisce acqua come sottoprodotto di scarto ? Non può essere utilizzata quella ?
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 17:28
@andrea999 Sì, bravo.
Ritratto di Nitrogen
24 febbraio 2021 - 17:43
Hai letto la potenza massima del sistema e i potenziali usi realistici? "Il sistema è facilmente scalabile per potenze da 100 W a 10 kW. La potenza massima non è elevatissima ma può bastare per l’uso come range extender, generatori portatili e, soprattutto, in scooter e mezzi a 2 ruote, per i quali sarebbe improponibile un serbatoio di idrogeno ad altra pressione"
Ritratto di Check_mate
9 febbraio 2021 - 13:12
1
Ottima soluzione ed ottima ricerca da parte dei tedeschi. Sicuramente molto più interessante ed articolata rispetto a quella di un riscaldamento a pavimento per le strade dei francesi... :DD
Ritratto di Alfiere
9 febbraio 2021 - 13:41
Promettente..fin troppo. Sembra proprio la quadra per sostituire le auto a combustione gia da domani.
Ritratto di Meandro78
9 febbraio 2021 - 13:55
E anche le batterie tanto osannate dagli spinottini...
Ritratto di Sepp0
9 febbraio 2021 - 14:03
Ma difatti a meno di rivoluzioni ad ora non all'orizzonte nel comparto batterie, secondo me l'elettrico è solo di passaggio, il futuro sarà quasi sicuramente a idrogeno, per questo non so nemmeno quanto senso abbia investire miliardi il colonnine di ricarica ad ogni angolo che poi andranno in disuso nell'arco di 20 anni.
Ritratto di Meandro78
9 febbraio 2021 - 14:09
Molto meno tempo. Senza considerare che gli zeloti e gli entusiasti normalmente sono benestanti e se non hanno ville hanno comunque ricoveri in cui mettere dei wallbox e quindi tutte queste colonnine "ordinarie" ignoro che uso possano avere.
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