09-03-2002

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Vorrei sapere come funziona la combustione di idrogeno specificamente per automobili, con relative formule chimiche. Com'è possibile che dalla sua reazione ci sia lo scarico di vapore acqueo?

(risponde Nicola Buratti)

La reazione di combustione dell'idrogeno gassoso (H₂) con ossigeno gassoso (O₂) avviene secondo l'equazione stechiometrica:

2H₂ + O₂ -> 2H₂O

dove due molecole di idrogeno si combinano con una di ossigeno per formare due molecole di acqua gassosa: se la temperatura ambiente circostante è superiore ai 100°C (tipiche temperature di motore sono 600-1000°C) l'acqua non condensa ed esce dal sistema allo stato di vapore.

Quindi nulla di strano che dalla combustione (che è una ossidazione [2]) dell'idrogeno si ottenga acqua.

Quando l'idrogeno liquido contenuto nei serbatoi viene gassificato ed entra a contatto con l'ossigeno dell'aria nella camera di scoppio viene innesacata la reazione da una scintilla proprio come nelle auto normali.

Il processo di combustione libera inoltre una grande quantità di energia (-68,32 kcal/mole di idrogeno [3]) che riscalda i gas combusti (vapore) ed il motore (ambiente in cui avviene la reazione).

Il riscaldamento del vapore provoca l'espansione del gas (vapore) che spinge i pistoni del cilindro convertendo lavoro di espensione in lavoro meccanico, nè più né meno di quanto faccia un normale motore a scoppio.

Quello che differisce dal motore ad idrogeno dal motore a scoppio è il tipo di carburante; difatti nel motore tradizionale si fanno reagire idrocarburi con aria per ottenere come sottoprodotti CO₂ (anidride carbonicA), H₂O (acqua) ed inquinanti di ossidi di Azoto NOx e zolfo SO₂, mentre in questo tipo di combustione si otterrebbe solo acqua nel caso che si utilizzi solo ossigeno ed idrogeno purificati.

In molti casi il processo di ossidazione dell'idrogeno serve per produrre energia elettrica cioè utilizzando la pila a combustibile [1] già trattata all'interno di vialattea ed a cui ti rimando.

Concludo facendo un rapido panorama della situazione idrogeno in Italia.

Sono stati infatti presentati diversi prototipi di auto ad idrogeno anche se attulamente si stima che ci vogliano almeno altri dieci anni prima che la diffusione di questi veicoli sia una realtà in quanto occorre aggiornarea che la catena di distribuzione del combustibile. Si pensi infatti aalle difficoltà che hanno per i rifornimenti le auto a metano, dato che i distributori non sono diffusi e distribuiti uniformemente sul territorio nazionale.

Le principali auto ecologiche presentate sono:

1. Volvo "Station" Bi-fuel: alimentazione gas/benzina, già in commercio

2. Fiat "Multipla": alimentazione metano (Blupower), metano/benzina (Bipower) già in commercio

3. Fiat "Multipla" ibrida: alimentazione elettrica/benzina, attualmente in prova a Napoli

4. Toyota "Prius": elettrico/benzina già di serie con batterie nichel/idruro che si autoricarica tramite la gestione dell'energia nelle frenate e nei rallentamenti.

5. Fiat Seicento "Elettra H2": prototipo ad alimentazione elettrica con pila a combustibile a idrogeno

6. Citroen "Saxo" Electrique: a batteria già in commercio senza frizione e senza cambio

7. Mercedes "Necar" (New electric car): 1° prototipo 1994 (celle a combustibile), 4° a idrogeno liquido, ultimo prototipo a metanolo

8. Opel "Zafira" HydroGen3: pronto ormai per la produzione in serie, alimentazione a pile a combustibile

9. BMW "Clean Energy": alimentazione doppia idrogeno liquido/benzian, prototipo.

Per maggiori dettagli occorre reperire l'articolo originale secondo quanto riportato in bibliografia.

Pagine di vialattea correlate:

http://www.vialattea.net/esperti/chim/cellecomb2/cellecomb2.htm (celle a combustibile)

http://www.vialattea.net/esperti/chim/combustione.html (combustione in generale)

http://www.vialattea.net/esperti/chim/energetiche.htm (combustione dell'idrogeno)

Bibliografia:

Famiglia Cristiana, N.6, 10-febbraio 2002 pp.34-38 "quando viaggeremo a idrogeno" (Pino Pignatta)