SCENARIO ATTUALE

Da un punto di vista gravimetrico, l’idrogeno è la sostanza che permette il miglior rapporto tra energia immagazzinata e peso. Per questa ragione, l’idrogeno rappresenta la scelta naturale per la navigazione interplanetaria e spaziale. D’altra parte, il fatto che l’idrogeno sia un gas in condizioni normali implica che il rapporto energia/volume non sia affatto favorevole. Questo, ovviamente, comporta problemi riguardo al suo utilizzo nella navigazione terrestre superficiale. Il dipartimento dell’energia degli USA (DOE) ha stabilito che l’idrogeno potrà essere considerato un combustibile accettabile quando saranno stati soddisfatti i seguenti criteri: Questi criteri sono basati sull’utilizzo di un mezzo per autotrazione, operante a pile a combustibile, con un’autonomia di circa 560 Km. A causa del costo però, le centrali ad idrogeno non saranno costruite su grande scala nell'imminente futuro; vi sono poi gli interessi sui combustibili fossili, ancora preponderanti su ricerca e sviluppo di fonti alternative. Per questo motivo, soprattutto per via del gran potere e importanza che le compagnie petrolifere mantengono a livello mondiale, una transizione verso sistemi "puliti" ad idrogeno o ad altre fonti rinnovabili non può essere auspicato nel breve periodo. In realtà, attualmente la tecnologia è pronta per una conversione efficiente e a livello mondiale, un'applicazione ad esempio potrebbe essere l'aggiunta dell'idrogeno al gas naturale per ridurre le quantità di emissioni nell'atmosfera, non sarebbe sicuramente un traguardo finale, ma potrebbe essere l'inizio di nuovi sistemi di energia pulita per poi arrivare ad una completa conversione. Aggiungendo appena cinque per cento dell'idrogeno alla benzina si può abbassare significativamente le emissioni degli ossidi dell'azoto.
Idrogeno come combustibile

Gli utilizzi più noti che si fanno dell'idrogeno come fonte di energia sono quelli per la propulsione di vettori nelle missioni spaziali, ormai nota la visione dello shuttle con i serbatoi contenenti ossigeno e idrogeno i quali una volta esaurito il propellente vengono sganciati dalle ali. La reazione che viene sfruttata è molto semplice, ma garantisce una spinta tale da permettere all'apparecchio una salita verticale fino oltre l'atmosfera. Ecco le caratteristiche di tale combinazione di elementi:

2 H2 + O2 2 H2O -58Kcal/mol

Proprietà dell'idrogeno e di altri combustibili














Il potere calorifero superiore misura il contenuto energetico di un combustibile. Quando questo viene fatto bruciare, una piccola parte del calore prodotto viene inevitabilmente trasferita ai prodotti di scarto della combustione, vapor d’acqua, ossido di carbonio, anidride carbonica, ossidi di azoto e particolati incombusti vari. Il calore contenuto nei prodotti di combustione viene in genere disperso nell’ambiente senza contribuire alla generazione della potenza meccanica utile. Il potere calorifero inferiore rappresenta perciò la misura di quella parte del contenuto energetico di un combustibile, che in pratica viene utilizzata nella trasformazione in potenza meccanica. Pertanto è tale parametro che costituisce il riferimento più significativo per l’applicazione dell’idrogeno come combustibile per l’autotrazione. Considerando il valore del potere calorifero inferiore e mettendolo a confronto con quelli della benzina e del metano si può vedere come la combustione dell’idrogeno in un motore avviene con lo sviluppo di energia termica utile pari a 1,20*105KJ per ogni kg bruciato contro i 4,45*104 della benzina e i 4,80*104 del metano. Pertanto l’idrogeno, a parità di peso, risulta il combustibile a più alta densità di energia. Purtroppo, nelle condizioni standard di temperatura e di pressione (condizioni dette normali), si trova in forma gassosa per cui la grande quantità di energia di 1 kg si trova diluita in un volume di circa 12 m3, cosa che riduce moltissimo la possibilità di applicazione pratica. Si comprende così, come per ottenere lo stesso risultato di un litro di benzina, a parità delle altre condizioni, occorrano più di 3000 litri di idrogeno gassoso in condizioni normali. Bisogna aumentare il contenuto di energia per unità di volume fino a raggiungere valori confrontabili con la benzina. Tra i vari modi per aumentare la densità di energia dell’idrogeno ve ne sono principalmente tre: la compressione, l’assorbimento in idruri metallici e la liquefazione

PROPRIETA' BENZINA METANO IDROGENO
Limiti infiammabilità in aria (vol %) 1.0 - 7.6 5.3 - 15.0 4.0 - 75.0
Energia di accensione in aria (MJ) 0.24 0.29 0.02
Temperatura di accensione (°C) 228 - 471 540 585
Temperatura di fiamma in aria (°C) 2197 1875 2045
Energia di esplosione (g-TNT/KJ) 0.25 0.19 0.17
Emissività della fiamma (%) 34 - 43 25 - 33 17 - 25
potere calorifico inferiore (KJ/Kg) 4,45*104 4,80*104 1,20*105