Cosa sono i kit di celle a combustibile a idrogeno?

Quanto ne sai di celle a combustibile a idrogeno? Thinkstock

Chiunque abbia visto il famoso e granuloso filmato del disastro di Hindenburg conosce bene l'idea che l'idrogeno si infiammi facilmente. E mentre ci sono molte teorie concorrenti su come e perché l'Hindenburg abbia preso fuoco, rimane una verità. La combustione sblocca l'energia immagazzinata, rendendo l'idrogeno utile come combustibile.

Continua a leggere per saperne di più sulla combustione di carburante, celle a combustibile e il costo elevato delle emissioni pulite.

Contenuti

1. Rompere legami, bruciare carburante
2. Dalle molecole alle celle a combustibile
3. L'alto costo delle emissioni pulite

Sebbene sia l'elemento più abbondante nell'universo, l'idrogeno si trova più comunemente rinchiuso nell'acqua qui sulla Terra. Nel diciannovesimo secolo, un ricercatore di nome William Grove scoprì che l'applicazione dell'elettricità all'acqua - nota anche come elettrolisi - la separava nei suoi componenti di base di idrogeno e ossigeno. Nel gas risultante, l'idrogeno e l'ossigeno sono mescolati ma non legati insieme.

Il ricercatore Yul Brown ha approfondito la ricerca pratica sull'utilizzo di questo gas, ora noto come gas di Brown o HHO, come combustibile. Oggi, i kit possono effettuare questo tipo di conversione nei motori a combustione interna per aumentare la distanza in miglia del gas.

I kit di celle a combustibile a idrogeno portano questa idea un ulteriore passo avanti. Grove ha anche correttamente teorizzato che si potrebbe invertire il processo, combinando ossigeno e idrogeno per rilasciare elettricità. Il risultato è una cella a combustibile a idrogeno.

Tuttavia, non puoi semplicemente lanciare gli atomi insieme. L'idrogeno deve essere prima scomposto nelle sue particelle caricate positivamente e negativamente. Una cella a combustibile a idrogeno fa proprio questo. Proprio come in una batteria, su un lato della cella a combustibile c'è il polo positivo, dove viene introdotto l'idrogeno. Un film polimerico permette il passaggio solo dei protoni degli atomi, strappandoli dall'idrogeno e lasciando dietro di sé solo gli elettroni caricati negativamente.

Gli elettroni sono attratti dal lato positivo della cella a combustibile, un fenomeno noto come flusso di elettroni. Ma non possono passare indietro attraverso il film polimerico come hanno fatto i protoni. Invece, sono diretti all'esterno della cella a combustibile attraverso un circuito. Quando aggiungi un dispositivo elettrico come il motore di un'auto a questo circuito, il flusso di elettroni lo alimenta. Mentre continuano lungo il circuito verso il lato positivo della cellula, raccolgono i loro protoni, formando di nuovo idrogeno. L'idrogeno si lega anche all'ossigeno dell'aria circostante: il risultato è l'acqua.

Gli unici sottoprodotti dell'elettricità generata dalle celle a combustibile a idrogeno sono il calore e l'acqua, il che le rende una fonte di energia estremamente desiderabile, dal punto di vista ambientale. Ma i kit di celle a combustibile a idrogeno attualmente esistono solo come concept car a rilascio limitato o in miniatura per auto RC o in esperimenti scientifici pratici per bambini. Un paio di grandi blocchi stradali ostacolano l'ampio dispiegamento delle celle a combustibile nelle flotte di trasporto mondiali, vale a dire i costi e il rendimento energetico netto.

La tecnologia delle celle a combustibile per alimentare le auto elettriche è attualmente più costosa dei motori convenzionali. Inoltre, per creare e far funzionare la cellula può essere necessaria più energia di quanta ne possa emettere a sua volta. Quindi, nonostante la sua pulizia generale, la tecnologia delle celle a combustibile non è sempre efficiente.

È interessante notare che le stesse auto RC e gli stessi kit per esperimenti scientifici disponibili possono fornire un'idea di come le future celle a combustibile guadagneranno energia. Alcuni kit di modellini di auto utilizzano pannelli solari per prelevare l'energia necessaria per alimentare l'elettrolisi. Forse man mano che l'energia solare diventa più onnipresente, lo saranno anche le celle a combustibile a idrogeno.

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fonti

• Carl's Electronics. "Kit per auto a celle a combustibile". Accesso 6 agosto 2010. http://www.electronickits.com/kit/complete/solar/fuelcell.htm
• Fuel Cells 2000. "Che cos'è una cella a combustibile?" Accesso 6 agosto 2010. http://www.fuelcells.org/basics/how.html
• Kuphaldt, Tony R. "Flusso convenzionale vs. flusso di elettroni". Lezioni sui circuiti elettrici. Accesso 6 agosto 2010. http://www.rare-earth-magnets.com/t-conventional-vs-electron-flow.aspx
• National Geographic. "Kit cella a combustibile idrogeno." Accesso 6 agosto 2010. http://shop.nationalgeographic.com/ngs/browse/productDetail.jsp?productId=1073512&code=SR50002
• Nuova energia e carburante. "Il carburante più abbondante al mondo." 19 febbraio 2010. http://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2010/02/19/the-most-abundant-fuel-in-the-world/
• Yul Brown.org. "Chi era Yul Brown e perché dovrebbe interessarti?" Accesso 6 agosto 2010. http://www.yulbrown.org/