Applicazioni dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno

Applicazioni dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno

La tecnologia HFCV è un modo innovativo di alimentare veicoli che utilizzano l’idrogeno come carburante principale. Utilizza l'idrogeno per generare elettricità all'interno del veicolo, alimentando motori elettrici e fornendo un'alternativa pulita ai tradizionali motori a combustione interna.

La tecnologia delle celle a combustibile è la base degli HFCV e prevede la conversione elettrochimica dell'idrogeno in elettricità per alimentare il motore elettrico del veicolo. I componenti principali dell'a cella a combustibile comprendono l'anodo, il catodo e l'elettrolita.

Quando l'idrogeno (H2) viene fornito all'anodo della cella a combustibile, avviene il processo di ossidazione dell'idrogeno. In questo processo, le molecole di idrogeno si dividono in protoni (H⁺) ed elettroni (e−) attraverso una reazione facilitata da un catalizzatore (solitamente platino)

H2 → 2H⁺ + 2e−

I protoni viaggiano attraverso l'elettrolita, gli elettroni viaggiano attraverso un circuito esterno, creando una corrente elettrica che può essere utilizzata per alimentare il motore del veicolo. Al catodo, l'ossigeno dell'aria si combina con protoni ed elettroni per formare acqua come unico sottoprodotto.

O2 + 4H⁺ + 4e − → 2 H2O

Questa reazione elettrochimica produce una corrente elettrica continua, consentendo al veicolo di funzionare ininterrottamente.

L’HFCV integra sistemi di celle a combustibile, stoccaggio dell’idrogeno e componenti di trasmissione elettrica. Gli elementi chiave della progettazione e della struttura degli HFCV includono quanto segue:

Stack di celle a combustibile: il nucleo dell'HFCV è lo stack di celle a combustibile, che contiene più celle a combustibile individuali. Ogni cella a combustibile è costituita da un anodo, un catodo e un elettrolita. Una pila di celle a combustibile genera elettricità attraverso una reazione chimica tra idrogeno e ossigeno.

Stoccaggio dell'idrogeno: gli HFCV richiedono un meccanismo per immagazzinare il carburante idrogeno sui veicoli. I metodi comuni di stoccaggio dell'idrogeno includono bombole di gas compresso ad alta pressione o serbatoi di idrogeno liquido criogenico. Questi sistemi di stoccaggio garantiscono uno stoccaggio sicuro ed efficiente del combustibile a idrogeno.

Motore elettrico: l'elettricità generata dallo stack di celle a combustibile alimenta i motori elettrici che azionano i motori delle ruote del veicolo, garantendo un funzionamento regolare e contribuendo a migliorare le prestazioni complessive e l'efficienza dell'HFCV.

Unità di controllo della potenza: l'unità di controllo della potenza gestisce il flusso di energia elettrica dallo stack di celle a combustibile al motore elettrico. Regola la tensione e la corrente per garantire prestazioni ed efficienza ottimali.

Sistemi ausiliari: l'HFCV contiene anche sistemi ausiliari, come un sistema di raffreddamento per mantenere la temperatura operativa ottimale dello stack di celle a combustibile e un sistema di alimentazione dell'aria per fornire ossigeno per la reazione della cella a combustibile.

Accumulo di energia: alcuni HFCV includono anche sistemi di accumulo di energia, come batterie agli ioni di litio, per catturare e immagazzinare l'energia elettrica in eccesso prodotta dallo stack di celle a combustibile. Questi sistemi di accumulo dell'energia possono essere utilizzati per fornire potenza aggiuntiva durante situazioni di domanda elevata o per la frenata rigenerativa.