Nella lotta per fermare il riscaldamento globale, i trasporti e l'industria automobilistica saranno due degli attori principali. Le case automobilistiche globali stanno quindi cercando di trovare l'opzione più pulita, più efficiente e più conveniente per il futuro, poiché ciò garantirà le vendite.
L'attuale vincitore sono i veicoli elettrici a batteria (EV), prevalentemente alimentati da batterie agli ioni di litio. Tuttavia, le batterie presentano molti inconvenienti, tra cui una durata e un prezzo limitati. Per risolvere questi problemi, i produttori sono alla ricerca di alternative. Un'opzione che sta guadagnando terreno è celle a combustibile a idrogeno, ma sono meglio delle batterie? Continua a leggere per scoprire la soluzione giusta per te!
Sommario
Cos'è una batteria?
Cos'è una cella a combustibile a idrogeno?
Batterie vs celle a combustibile a idrogeno: le differenze
Batterie vs celle a combustibile a idrogeno: quale è meglio?
Conclusione
Cos'è una batteria?
Una batteria è un dispositivo in grado di immagazzinare energia e poi scaricarla, convertendo l'energia chimica in elettricità, quando richiesto. La scarica di elettricità si ottiene attraverso la reazione chimica in una o più celle elettrochimiche. Ciò significa che le batterie con più celle sono in grado di scaricare una maggiore potenza elettrica.
In che modo le celle elettrochimiche creano elettricità?
- Le celle elettrochimiche hanno due terminali (elettrodi), che sono collegati tramite un ponte poroso.
- Gli elettrodi passano una carica elettrica (elettroni) tra loro attraverso questo ponte poroso, che contiene la sostanza chimica nota come elettrolita.
- La perdita di elettroni dall'elettrodo/terminale negativo (anodo) e il passaggio di questi all'elettrodo/terminale positivo (catodo) attraverso l'elettrolita significa che c'è una differenza di carica, o tensione, da un lato all'altro, con conseguente un flusso di elettricità.
Le batterie possono essere ricaricabili o monouso e possono essere realizzate in molti materiali diversi. Alcuni dei materiali più comuni includono alcalini, ioni di litio, polimeri di litio, nichel-metallo idruro.
A seconda del numero di celle elettrochimiche, le batterie possono essere utilizzate in modo diverso, ad esempio batterie più grandi possono alimentare auto elettriche, mentre una batteria più piccola può essere utilizzata per alimentare una lampada o un trapano.
Cos'è una cella a combustibile a idrogeno?
Le celle a combustibile a idrogeno, come le batterie, hanno un anodo, un catodo e un ponte poroso elettrolitico. Tuttavia, invece di utilizzare energia chimica, le celle a combustibile a idrogeno generano elettricità attraverso la reazione di atomi di ossigeno e idrogeno, e poiché l'unico sottoprodotto è l'acqua, utilizzarli per creare energia non è inquinante.
In che modo le celle a idrogeno creano elettricità?
- L'idrogeno viene alimentato all'anodo, o terminale negativo, mentre l'ossigeno viene alimentato al catodo, o terminale positivo.
- All'anodo, gli atomi di idrogeno sono separati in protoni (carica positiva) ed elettroni (carica negativa).
- I protoni passano attraverso il ponte della membrana elettrolitica verso il catodo, mentre gli elettroni prendono un percorso diverso per generare elettricità.
- I protoni e gli elettroni si incontrano al catodo, dove si combinano con l'ossigeno, generando così elettricità, con calore e acqua come sottoprodotto.
Le celle a combustibile a idrogeno sono pulite, ma meno potenti delle batterie a combustione e chimiche, quindi, per creare abbastanza elettricità per alimentare macchine, veicoli o altri oggetti elettronici, molti combustibili a idrogeno vengono impilati insieme.
Batterie vs celle a combustibile a idrogeno: le differenze
EFFICIENZA
Attualmente, le batterie tradizionali sono più efficienti delle celle a combustibile a idrogeno, poiché forniscono più energia. Questo è uno dei motivi principali per cui i principali produttori di veicoli elettrici, come Tesla e BYD, continuano a utilizzare le batterie nei loro processi di fabbricazione. Tuttavia, con investimenti e ricerche sufficienti, questo potrebbe cambiare.
Nonostante la loro minore efficienza, le celle a combustibile a idrogeno sono la scelta migliore per i veicoli più grandi, inclusi camion e razzi della NASA. La ragione principale di ciò è il peso.
Peso e dimensioni
Le batterie sono pesanti e, se utilizzate per camion di grandi dimensioni a lungo raggio o altri veicoli di grandi dimensioni, questo peso aggiuntivo può "superare" i vantaggi. Le celle a combustibile a idrogeno, invece, sono più compatte e leggere, con più energia in meno massa. Ciò significa che quando vengono utilizzati in veicoli di grandi dimensioni, riducono il peso e consentono quindi un'autonomia di guida più lunga. Per fare un esempio, un camion con un'autonomia di 800 chilometri ridurrebbe il suo peso di 2 tonnellate se utilizzasse celle a combustibile a idrogeno al posto delle batterie.
Tossicità
Le celle a combustibile a idrogeno sono l'opzione più pulita, poiché producono solo calore e acqua come sottoprodotto e non contengono materiali tossici. Le batterie, d'altra parte, sono notoriamente difficili da smaltire, con solo 5% di batterie agli ioni di litio riciclate. Le batterie hanno componenti metallici tossici, tra cui cobalto, nichel e manganese, che spesso fuoriescono nel terreno nelle discariche e contaminano le fonti d'acqua. Inoltre, a causa di una breve durata di soli cinque anni (o inferiore se scaricato completamente o meno mantenuto), sarebbe necessario produrre più batterie rispetto alle celle a combustibile a idrogeno.
Infrastruttura di ricarica/rifornimento
Le celle a combustibile a idrogeno non hanno bisogno di essere ricaricate, hanno solo bisogno di rifornimento. Ciò significa che invece di aspettare ore per ricaricare una batteria o doverla sostituire quando è scarica, l'utente può semplicemente fare rifornimento, il che richiede 15 minuti. Inoltre, poiché le celle a combustibile a idrogeno richiedono solo idrogeno e ossigeno, il rifornimento è conveniente. Rimane tuttavia un problema di accessibilità, poiché l'idrogeno non è sempre facilmente accessibile. Questo potrebbe essere qualcosa che cambia con l'aumento delle infrastrutture e degli investimenti.
Prezzo
I costi delle batterie e dei combustibili a idrogeno non sono determinati solo dal prezzo, ma anche dai costi di manutenzione, dai tempi di ricarica/rifornimento e da altri fattori simili. Il costo di una batteria, così come la sua manutenzione e/o sostituzione rimane elevato, mentre il suo tempo di ricarica è lungo. Le celle a combustibile a idrogeno, d'altra parte, sono abbastanza convenienti, con tempi di rifornimento rapidi, oltre ad essere più leggere e adatte alla guida su lunghe distanze. Tuttavia, il costo delle materie prime coinvolte nella creazione di questi combustibili a idrogeno, come il platino, è elevato.
Batterie vs celle a combustibile a idrogeno: quale è meglio?
Con la mancanza di infrastrutture per le celle a combustibile a idrogeno e l'innovazione ancora possibile per le batterie, non è il caso di quale sia migliore in questo momento, ma quale sarà migliore in futuro.
Attualmente, i combustibili a idrogeno sono considerati l'opzione migliore per i veicoli più grandi, come razzi, treni, aerei, navi e persino alcuni veicoli da costruzione. Questo grazie al fatto che sono più leggere, non richiedono lunghi tempi di ricarica e hanno una durata migliore rispetto alle batterie. Grazie all'assenza di parti mobili, sono anche molto silenziosi, il che è l'ideale per i viaggi più lunghi.
Per quei veicoli più piccoli utilizzati dalla maggioranza della popolazione, tuttavia, le batterie rimangono l'opzione preferita. Non ci si aspetta che auto, moto e furgoni percorrano continuamente lunghe distanze, il che significa che non richiedono batterie enormi, il che significa meno peso e tempi di ricarica inferiori. Tuttavia, questo potrebbe essere sul punto di cambiare, poiché l'idrogeno diventa più facilmente disponibile su strada e le principali case automobilistiche, comprese Toyota, Hyundai e Honda sviluppare auto a celle a combustibile a idrogeno.
Conclusione
Le batterie, e in particolare le batterie agli ioni di litio, mantengono oggi il primo posto nella produzione di veicoli elettrici, tuttavia, la dipendenza da minerali non rinnovabili segna l'inevitabile fine di questa fonte di energia. La tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno, sebbene ancora in fase di sviluppo e attualmente più costosa delle batterie agli ioni di litio, è pulita, flessibile e efficienza energetica.
Grazie a queste qualità, insieme agli obiettivi dei governi globali per frenare la dipendenza dai combustibili fossili e ridurre le emissioni, si prevede che i veicoli a celle a combustibile a idrogeno sostituiranno i veicoli elettrici alimentati a batteria nel prossimo futuro. L'aumento degli investimenti e i progressi tecnologici significheranno una maggiore efficienza delle celle a combustibile a idrogeno, portando a una valutazione prevista di oltre USD 131 miliardi entro il 2023, rispetto a solo 1.9 miliardi di dollari nel 2021.
E-commerce B2B siti, come ad es Chovm.com, offrono servizi globali di acquisto e vendita con produttori di batterie e celle a combustibile a idrogeno.
