Le celle a combustibile nelle autovetture sono già redditizie?
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Fino a poco tempo fa, la tecnologia delle celle a combustibile era disponibile solo per applicazioni non commerciali. Veniva utilizzato, ad esempio, nei voli spaziali e l'enorme costo di produzione di 1 kW di energia ne escludeva praticamente l'utilizzo su scala più ampia. Tuttavia, l'invenzione, progettata da William Grove, alla fine trovò ampia applicazione. Leggi le celle a idrogeno e vedi se puoi permetterti un'auto con un tale alimentatore!
Cos'è una pila a combustibile?
È un insieme di due elettrodi (anodo negativo e catodo positivo) separati da una membrana polimerica. Le celle devono generare elettricità dal combustibile fornito loro. È importante notare che, a differenza delle celle a batteria tradizionali, non è necessario che vengano alimentate in anticipo con l'elettricità e la cella a combustibile stessa non richiede la ricarica. Il punto è rifornirlo di carburante, che nei dispositivi in discussione è costituito da idrogeno e ossigeno.
Celle a combustibile - Progettazione del sistema
I veicoli a celle a combustibile richiedono serbatoi di idrogeno. È da loro che questo elemento entra negli elettrodi, dove viene generata l'elettricità. Il sistema è solitamente dotato anche di un'unità centrale con convertitore. Converte la corrente continua in corrente alternata, che può essere utilizzata per alimentare un motore elettrico. È lui il cuore dell'auto, che trae la sua forza dalle unità attuali.
Celle a combustibile e principio di funzionamento
Affinché una cella a combustibile generi elettricità, è necessaria una reazione chimica. Per fare ciò, le molecole di idrogeno e ossigeno dall'atmosfera vengono fornite agli elettrodi. L'idrogeno ceduto all'anodo è la causa della creazione di elettroni e protoni. L'ossigeno dall'atmosfera entra nel catodo e reagisce con gli elettroni. La membrana polimerica semipermeabile fornisce protoni di idrogeno positivi al catodo. Lì si combinano con anioni di ossidi, provocando la formazione di acqua. D'altra parte, gli elettroni presenti all'anodo passano attraverso il circuito elettrico per produrre elettricità.
Cella a combustibile - applicazione
Al di fuori dell'industria automobilistica, la cella a combustibile ha molte applicazioni. Può essere utilizzato come fonte di energia elettrica in luoghi senza libero accesso alla rete elettrica. Inoltre, celle di questo tipo funzionano bene nei sottomarini o nelle stazioni spaziali dove non c'è accesso all'aria atmosferica. Inoltre, le celle a combustibile alimentano robot mobili, elettrodomestici e sistemi di alimentazione di emergenza.
Celle a combustibile: vantaggi e svantaggi della tecnologia
Quali sono i vantaggi di una cella a combustibile? Fornisce energia pulita senza alcun impatto negativo sull'ambiente. La reazione produce elettricità e acqua (solitamente sotto forma di vapore). Inoltre, in situazioni di emergenza, ad esempio durante un'esplosione o l'apertura di un serbatoio, l'idrogeno, a causa della sua piccola massa, fuoriesce verticalmente e brucia in una stretta colonna di fuoco. La cella a combustibile si distingue anche in termini di efficienza in quanto raggiunge risultati nel range del 40-60%. Questo è un livello irraggiungibile per le camere di combustione, e ricordiamo che questi parametri possono ancora essere migliorati.
Elemento idrogeno e suoi svantaggi
Ora qualche parola sulle carenze di questa soluzione. L'idrogeno è l'elemento più abbondante sulla Terra, ma forma composti con altri elementi molto facilmente. Non è facile ottenerlo nella sua forma pura e richiede uno speciale processo tecnologico. E questo (almeno per ora) è molto costoso. Quando si tratta di una cella a combustibile a idrogeno, il prezzo, purtroppo, non è incoraggiante. Puoi percorrere 1 chilometro anche 5-6 volte di più che nel caso di un motore elettrico. Il secondo problema è la mancanza di infrastrutture per il rifornimento di idrogeno.
Veicoli a celle a combustibile - esempi
A proposito di auto, ecco alcuni modelli che funzionano con successo con celle a combustibile. Uno dei veicoli a celle a combustibile più popolari è la Toyota Mirai. Questa è una macchina con serbatoi con una capacità di oltre 140 litri. È dotato di batterie aggiuntive per immagazzinare energia durante la guida piacevole. Il produttore afferma che questo modello Toyota può percorrere 700 chilometri su una stazione di servizio. Mirai ha una potenza di 182 CV.
Altri veicoli a celle a combustibile necessari per generare elettricità includono:
- Lexus LF-FC;
- Chiarezza Honda FCX;
- Nissan X-Trail FCV (veicolo a celle a combustibile);
- Toyota FCHV (veicolo ibrido a celle a combustibile);
- cella a combustibile Hyundai ix35;
- Autobus elettrico a celle a combustibile Ursus City Smile.
La cella a idrogeno ha la possibilità di affermarsi nell'industria automobilistica? La tecnologia per generare elettricità dalle celle a combustibile non è nuova. Tuttavia, è difficile renderlo popolare tra le autovetture senza un processo tecnologico economico per ottenere idrogeno puro. Anche se i veicoli a celle a combustibile vengono messi in vendita al grande pubblico, potrebbero comunque rimanere indietro in termini di rapporto costo-efficacia per il conducente medio. Pertanto, i veicoli elettrici tradizionali sembrano essere ancora l'opzione più interessante.
