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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
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
2
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.
Ritratto di egomax
9 febbraio 2021 - 17:36
2
Sicuramente per i benestanti il problema non è il tipo di alimentazione, quindi l'affermazione è sbagliata.. Il problema sono le idee di chi governa, che purtroppo non sono supportate da adeguata conoscenza del settore, bensì dal farsi belli con chi sinora ha dato loro il voto.
Ritratto di Clementina Milingo
9 febbraio 2021 - 19:08
tranquillo che le auto ad idrogeno costeranno molto di più di quelle a batteria, sia tra 10 anni, che tra 20 o 30, finché campi insomma. (per info: la mirai te la vendono al prezzo simbolico di 80.000€, ma a Toyota costa 10 volte tanto)
Ritratto di andrea999
10 febbraio 2021 - 10:56
La mirai 2021 costa circa il 20% in meno della precedente, parte da $49,500 negli States, e 63'900€ in Germania.
Ritratto di Clementina Milingo
10 febbraio 2021 - 15:35
andrea999, quale parte del ( tra parentesi ) non ti è chiara?
Ritratto di Alfiere
9 febbraio 2021 - 15:23
2
Anche l'idrogeno è comporta la motricità elettrica. Ma comunque non pensate che gireranno tutti i vantaggi di questa tecnologia all'utente finale perchè, essendo la transizione gia spinta a livello legislativo, non ci sarà alcun vantaggio a tenere i prezzi di questa tecnologia molto al di sotto di quelli a batteria, per ricavare il piu possibile dalla divergenza coi costi.
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 15:35
@Alfiere Ma no, perchè? Posto che è tutto ancora in fase di ricerca, ma se fosse... Un powertrain elettrico + fuel cell + "Powerpaste system" sarebbe comunque più leggero, razionale ed economico di uno termico. Che interesse potrebbe esserci a fare cartello? A livello globale, poi (cosa di fatto impossibile). Questa, peraltro, è l'unica soluzione ad idrogeno che concepirei. Tutte le altre hanno dei bilanci energetici e dei rendimenti disastrosi.
Ritratto di Alfiere
9 febbraio 2021 - 15:57
2
Scusa, ma quando mai hai visto una tedesca abbassare giu i prezzi per evitare la concorrenza di un emergente Hyundai, quando è il contrario, ovvero l'emergente che tende a conformarsi al prezzo e qualita del premium? Non è una questione di cartello ma del prezzo che il mercato ti consente..
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 16:07
@Alfiere Questa pasta non ci vuole molto a replicarla. Basta analizzarla e aggirare il brevetto con qualche succedaneo. Torno a ripetere: a livello globale non reggge, se la soluzione dovesse dimostrarsi valida. Peraltro, sarebbe un disastro per tutti quelli che hanno investito in ricerca sulle batterie. Questi sì che potrebbero fare resistenza, ma...
Ritratto di Alfiere
9 febbraio 2021 - 16:23
2
Il problema non è il brevetto, anzi l'unico modo intelligente per fare soldi su una tecnologia speciale è quella di renderla accessibile a tutti per farla diventare standard de facto. Ripeto, il mercato ormai viaggia sui 33k per auto a salire...(dati tedeschi, distribuzione prezzo unita vendute)
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 16:33
@Alfiere Ma perché vedi i tedeschi come i boogiemen. Mica li stabiliscono loro i prezzi. Se un domani gli EV, molto meno complessi, molto più razionali e molto più efficienti, troveranno una soluzione alla loro alimentazione (la grande incognita attuale) i tedeschi cosa c'entreranno in tutto questo? Voglio dire, peseranno quanto gli altri "potenti": americani e cinesi in primis.
Ritratto di Alfiere
9 febbraio 2021 - 17:04
2
Sara mi spiego male io ma tu guardi il dito e non la luna, che centrano i tedeschi? Si tratta di esempi per far capire la dinamica e nel secondo caso è per riprendere un dato da un mercato in salute.
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 17:17
@Alfiere Ok, lasciamo perdere i tedeschi. Sì, il prezzo medio è alto, in termini assoluti. Speriamo che scenda. Oggi fare un termico significa tirarsi dietro una filiera senza fine, e costosa.
Ritratto di andrea999
9 febbraio 2021 - 17:16
L'auto ad idrogeno è elettrica.
Ritratto di Cancello92
9 febbraio 2021 - 15:23
Bisognerà vedere quali saranno i costi di un'auto alimentata con questa tecnologia. Incrociamo le dita
Ritratto di Alfiere
9 febbraio 2021 - 15:59
2
pasta di magnesio, cartucce senza particolari accorgimenti ed una classica fuel cell. Pressioni e temperature standard, nessun accorgimento antiesplodente...A occhio dando credito a quello che scrive AV la tecnologia può costare quanto il termico o meno.
Ritratto di Clementina Milingo
10 febbraio 2021 - 10:14
nessun accorgimento antiesplodente è un po' rischioso, infatti si dice nell'articolo che è inerte fino a 250° senza specificare che a temperature più alte il magnesio in polvere è abbastanza pericoloso. La polvere più è fine (e qui lo è molto) più facilmente tende a bruciare sviluppando una fiamma a 4000 gradi che istantaneamente fonde o incenerisce qualsiasi materiale
Ritratto di Alfiere
10 febbraio 2021 - 10:26
2
ma ragionevolmente non puoi arrivare ai 250 gradi e per mettere in contatto magnesio ed aria bisogna rompere la cartuccia, ergo basta una costruzione sufficientemente solida. Soluzioni antiesplodenti avrebbero senso se il materiale fosse in pressione, ma non è cosi.
Ritratto di Clementina Milingo
10 febbraio 2021 - 11:16
eventualità remotissime, certo ma se costruisci un'auto a idrogeno così, con pasta di magnesio, includi pure le fuel cell e le inevitabili batterie al litio (ogni auto a idrogeno necessita di almeno qualche kWh di batteria tampone)... quindi hai una serie di cose infiammabili in caso di incidente grave. Batterie+magnesio o batterie+bombola idrogeno. Ripeto, eventualità remote, ma auto "non pericolose" dubito che si vedranno mai a meno che non siano a pedali come la nuova Canyon.
Ritratto di Nitrogen
24 febbraio 2021 - 17:42
Hai letto la potenza massima del sistema e i potenziali usi realistici?
Ritratto di seamaster
9 febbraio 2021 - 14:41
Una bella trovata. Se dovesse tradursi in qualcosa di concreto, credo che potrebbe trovare applicazione anche nel settore nautico
Ritratto di FRANCESCO31
9 febbraio 2021 - 15:43
secondo me . . . NO ! ! ! ps; ma l'idrogeno sulla Mirai è liquido ? ? ? io sapevo che era gassoso ad alta pressione (ma a temperatura ambiente), sbaglio ?
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 15:59
@FRANCESCO31 No, devi liquefarlo per forza (mica puoi girare con lo Zeppelin attaccato), ad altissima pressione. E stoccarlo, trasportarlo, ecc. E lo ottieni per elettrolisi, se non vuoi usare il metano. Semplicemente folle.
Ritratto di FRANCESCO31
9 febbraio 2021 - 19:16
il sito della TOYOTA dice che viene compresso a 700 bar. Quindi deve essere un gas
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 19:42
@FRANCESCO31 Hai ragione. Ci sono due noozle normati per il rifornimento: H35 a 35 MPa (350 Bar, e riempi a metà) e 70 MPa (700 Bar, e fai il pieno) per il rifornimento con idrogeno gassoso. Non avevo visto il diagramma di fase... Sorry.
Ritratto di Alfiere
9 febbraio 2021 - 16:07
2
se non leggo male il diagramma di fase non è possibile il H2 liquido a temperatura ambiente.
Ritratto di Mbutu
9 febbraio 2021 - 15:51
Eliminare le bombole e tutto il complesso sistema di conservazione e trasporto sarebbe ben più di un passo avanti. E poi ci sarebbe anche il vantaggio dell'antiacido per le gastriti dei termotalebani.
Ritratto di katayama
9 febbraio 2021 - 16:00
@Mbutu ;))
Ritratto di Check_mate
9 febbraio 2021 - 16:58
Ahahahahahha!!
Ritratto di Meandro78
9 febbraio 2021 - 19:35
Speriamo sia la volta buona piuttosto.
Ritratto di Biondi stefano
9 febbraio 2021 - 16:38
WOW, Questa é una super notizia, speriamo che la sperimentazione Vada a buon fine. Rimane un po' il rammarico di non averci pensato prima, sperando che sia un prodotto che possa sostituire anche le centrali a carbonfossile che producono energia elettrica. Sto correndo troppo he.Mai porsi limiti.
Ritratto di GeorgeNN
10 febbraio 2021 - 10:45
Come volevasi dimostrare.... Dicevo sempre che il futuro è l' idrogeno e non le auto a batteria ricaricabili a spina con l' autonomia ridicola.... Oltre all' idrogeno, anche il gpl e metano biologico.
Ritratto di Nitrogen
24 febbraio 2021 - 17:45
Conosci le problematiche del trasporto e produzione di idrogeno? Il futuro per ora non è l' idrogeno
Ritratto di seamaster
10 febbraio 2021 - 11:43
Non ho capito se questa pasta serva solo a stoccare l'idrogeno, evitando i bomboloni, o anche a produrlo. Cioè questo idruro di magnesio è facilmente disponibile, o per produrlo servono comunque processi energivori, come nel caso dell'H2 puro?
Ritratto di myeclipse
10 febbraio 2021 - 14:14
Letto così, da un ignorante in materia sarebbe un bellissimo traguardo.
Ritratto di Rendi
10 febbraio 2021 - 14:41
Fantastica notizia!!! Invito la redazione a tenerci informati. L'unico dubbio che mi rimane è sulla produzione di idrogeno che se è fatto con i metodi attuali è ancora molto costoso e quindi poco conveniente rispetto ai carburanti ricavati dal petrolio.
Ritratto di Ennio s
10 febbraio 2021 - 19:43
E' questa la strada, altro che batterie.................
Ritratto di lucios
11 febbraio 2021 - 12:14
4
Insomma, annamo dal pasticciere a fare il pieno! X-DDDDD
Ritratto di Domenico Brun
20 febbraio 2022 - 10:48
Quando ho letto articoli come questo un anno fa, ero entusiasta. Ora ad un anno di distanza non se ne parla più.... oggi ho letto di una srartup che vuole ricavare energia scavando 20 km sotto terra... mi da l'idea che siano tutte frottole che servono a qualcuno per farsi finanziare e poi sparire.