L'idrogeno può alimentare auto sia con motore elettrico che con motore a pistoni. Vediamo come e quali sono state le auto principali:

Le auto a idrogeno rappresentano l'altra via della mobilità a emissioni zero. Una strada percorsa da pochi costruttori, da anni impegnati a studiare e produrre modelli che al posto delle classiche batterie utilizzano il primo elemento della tavola periodica per muoversi, sfruttando due tecnologie differenti.

Da una parte infatti ci sono le cosiddette fuel cell, dall'altra modelli che l'idrogeno lo utilizzano come combustibile, esattamente come avviene nei modelli benzina e diesel.

Ma come funzionano le auto a idrogeno? Cosa c'è sotto a livello meccanico? E sono davvero sicure o nascondono una qualche criticità?

Fuel cell: La cella a combustibile a idrogeno

Si tratta di un dispositivo elettrochimico (il cui principio di funzionamento fu scoperto nel 1839 dal fisico inglese William Grove) in grado di convertire in elettricità l'energia chimica di un combustibile e di un agente ossidante (detto anche comburente), attraverso una coppia di reazioni di definite di ossidoriduzione, in quanto svolgimento consecutivo di un'ossidazione e di una riduzione.
Al termine di questo processo si ottengono sostanzialmente tre risultati: il primo è ovviamente energia elettrica, sotto forma di elettroni negativi, il secondo è acqua, sotto forma di vapore, il terzo è calore dissipato. Si tratta di un modo di ricavare energia molto sfruttato soprattutto nell'industria aerospaziale, come per esempio nelle missioni Gemini e Apollo che hanno portato gli uomini sulla luna.

Una cella a combustibile è composta da un anodo e un catodo (come il polo positivo + e quello negativo - di una tradizionale "pila") e permette di "isolare" l'elettrone contenuto in un atomo di idrogeno, generando allo stesso tempo lo ione positivo H+.
Il protone e il neutrone che formano lo ione H+ si combinano con l'ossigeno e vengono smaltiti dalla fuel cell sotto forma di acqua. L'elettrone, invece, viene immagazzinato in una batteria tampone - per poi essere utilizzato in un secondo momento - oppure va direttamente ad alimentare un motore elettrico.

Il calore in eccesso viene infine dissipato, in quantità inferiore rispetto alle auto con motori a benzina e a gasolio, come del resto avviene anche sulle auto elettriche a batteria BEV.

Il rendimento di una qualsiasi macchina termica - nel caso specifico, appunto, di un motore a benzina o Diesel - è tanto maggiore quanto meno calore si disperde nell'ambiente circostante durante il funzionamento.

Per quel che riguarda la cosiddetta applicazione su veicolo, un'auto a cella combustibile di solito non viene costruita su una piattaforma a lei dedicata, come avviene invece per molte auto elettriche a batteria, ma "derivata" da uno schema esistente.

La fuel cell è collegata a un motore elettrico di trazione che però non riceve sempre tutta l'energia prodotta, che invece può anche essere immagazzinata in un pacco batteria di capacità inferiore rispetto a quello di un'auto elettrica BEV, che funge da buffer nelle condizioni di guida meno impegnative, per poi intervenire quando sono richieste tutte le prestazioni.

Il motore tradizionale convertito

Il secondo tipo di auto a idrogeno si basa su un motore a pistoni alimentato a idrogeno, su cui qualche costruttore continua a lavorare.


L'architettura del propulsore prevede quindi cilindri, pistoni, valvole, iniettori e candele, cosa che da un lato rappresenta una semplificazione perché adatta componenti che l'industria automobilistica "padroneggia" da più di un secolo, in certi casi, dall'altro, però, si porta dietro maggiori inefficienze nell'utilizzo dell'idrogeno rispetto a un'auto con motore elettrico alimentata con celle a combustibile.

Infatti, le reazioni di combustione dell'idrogeno all'interno di un motore a scoppio avvengono a elevate temperature, emettendo in particolare ossidi di azoto NOx, che sono nocivi per la salute. Senza risolvere, quindi, uno dei problemi legati a tutti gli altri processi di combustione che spingono a sostituire i motori alimentati con i combustibili fossili derivati dal petrolio e dal gas naturale.

Insieme agli NOx, anche la CO2 rimane tra i prodotti di scarto di un motore a scoppio alimentato a idrogeno, seppur in quantità decisamente inferiore rispetto a quella emessa dai motori alimentati a benzina e gasolio, perché deriva dalla porzione incombusta degli idrocarburi contenuti nell'olio lubrificante.

Sebbene una parte venga recuperata dal tradizionale sistema di recupero dei vapori di olio per essere inviato nuovamente in camera di combustione, un'altra parte finisce in atmosfera passando dall'impianto di scarico.