Molto prima che David Hasselhoff si dedicasse a Baywatch, guidava una Pontiac Trans Am in Knight Rider. Lo spettacolo era incentrato su Michael Knight e la sua macchina artificialmente intelligente, KITT. Il veicolo era una fantasia per ogni adolescente con la patente di guida. Ha raggiunto le 300 miglia all’ora. Aveva una voce che sembrava quella di un nonno saggio. Era la macchina dei sogni definitiva.
Ma ecco il problema. KITT non funzionava a benzina. La sceneggiatura gli forniva un motore alimentato a idrogeno. Ciò ha permesso a Knight di inseguire i cattivi sullo schermo senza preoccuparsi delle emissioni.
Avanti veloce di qualche anno. Lo spettacolo è morto. Gli ascolti crollarono. Ma l’idea dell’idrogeno no. I politici iniziarono a parlarne come della bacchetta magica. Dissero che avrebbe sostituito carbone e petrolio. Dicevano che avrebbe risolto la nostra crisi energetica. Nel 2003, George W. Bush ha investito 1,2 miliardi di dollari nella soluzione del problema. Voleva che l’idrogeno diventasse il carburante standard per gli americani.
Ha senso sulla carta. L’idrogeno alimenta il sole. È l’elemento più abbondante nell’universo. Possiamo farlo dall’acqua. Brucia pulito. Niente smog. Nessun gas serra.
Allora perché non ha preso il sopravvento?
Pensa alla ruggine. La ruggine distrugge il metallo. L’idrogeno fa la stessa cosa. Rende il metallo fragile. Riduce la resistenza strutturale. Divora il telaio di un’auto come le termiti nel legno. Se vuoi un veicolo che non vada in pezzi, l’idrogeno è un mal di testa.
Il problema delle celle a combustibile a idrogeno
Il problema principale della tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno è la durabilità. I tradizionali motori a combustione interna sono resistenti. Gestiscono bene il calore e la pressione. Le celle a combustibile a idrogeno sono diverse. Operano a temperature più basse ma devono ancora affrontare sfide materiali.
I componenti metallici si degradano. Questo non è un inconveniente da poco. È una barriera ingegneristica fondamentale. Le auto devono durare. Se il serbatoio si corrode, l’auto smette di funzionare. Ecco perché la maggior parte dei produttori si affida alle batterie o al gas tradizionale.
La promessa dell’idrogeno era chiara. Energia pulita. Fornitura illimitata. Zero inquinamento allo scarico. Ma la realtà è confusa. Mancano le infrastrutture. Lo stoccaggio è difficile. I materiali sono pignoli.
Stiamo ancora aspettando che la tecnologia tenga il passo con l’hype. Fino ad allora, KITT rimane una finzione. E le vere auto restano a benzina.
Il nemico invisibile nel metallo
Stiamo esaminando le leghe ad alta resistenza ora. Acciaio. Compositi a base di nichel. Le cose che mantengono rigido il tuo telaio e impediscono il collasso delle sospensioni. Gli atomi di idrogeno non si preoccupano della tua integrità strutturale. Semplicemente scivolano dentro.
Gli scienziati lo sanno dal 1875. Ancora non comprendono appieno la fisica. Quello che sappiamo è questo: l’idrogeno si diffonde. Si diffonde. Soprattutto quando le cose si fanno calde. Una volta dentro, gli atomi si accoppiano. Diventano molecole. Si nascondono in microscopiche fessure all’interno del reticolo metallico.
La pressione aumenta. Rapidamente.
La resistenza alla trazione diminuisce. Poi il metallo si spezza. Nessun avvertimento. Nessuna ruggine. Solo un taglio netto.
I ricercatori non possono prevedere dove accadrà dopo. Le simulazioni al computer mostrano che ciò avviene in tempo reale. La gravità dipende dal tipo di lega e dalla temperatura ambiente. È un killer silenzioso dei componenti strutturali.
“L’infragilimento da idrogeno è diventato la rovina di cose come portaerei, corazzate, aeroplani, astronavi e reattori nucleari.”
La posta in gioco è sempre stata alta. Nel 1985 un soldato britannico rimase schiacciato. I bulloni dell’obice da 155 mm di fabbricazione americana fallirono. Stavano tenendo il collettore di sollevamento e abbassamento della pistola. I bulloni si spezzarono sotto lo stress dello sparo. L’infragilimento da idrogeno li ha resi troppo fragili per sopportare le scosse. Il soldato inchiodato sotto. Un anno prima, anche i bulloni del serbatoio M1 Abrams si erano spezzati. Stesso problema.
Non è solo hardware militare. L’industria automobilistica sta sudando. Nello specifico il segmento alimentato a idrogeno.
Celle a combustibile e problema della corrosione
I veicoli a idrogeno utilizzano celle a combustibile. La chimica è semplice. L’idrogeno incontra l’ossigeno. Ottieni calore. Ottieni l’elettricità. L’unico scarico è vapore acqueo. Pulito. Efficiente.
Ma l’infrastruttura ha un difetto. I componenti metallici sono vulnerabili.
L’infiltrazione inizia in fabbrica. Cromatura. Saldatura. Fresatura. Premendo. Tutti questi processi introducono idrogeno nella matrice metallica. Non finisce qui. Guidare l’auto satura ulteriormente il metallo. L’idrogeno penetra nei serbatoi del carburante. Mangia i cuscinetti a sfera. Degrada le pile di celle a combustibile.
Le parti si guastano senza preavviso.
Pensi a una rottura del tubo del carburante mentre stai facendo 70 mph sull’autostrada. O un braccio di sospensione che cede. I costi di riparazione sono astronomici. E il rischio è letale.
Non scartiamo ancora il concetto di auto a idrogeno. I ricercatori in Germania stanno monitorando il movimento degli atomi. Stanno mappando i percorsi. L’obiettivo sono materiali resistenti all’infragilimento. Nuove leghe che respingono l’idrogeno.
Gli scienziati stanno anche sperimentando soluzioni termiche. Riscaldamento costante degli atomi intrappolati. Mantenerli in movimento in modo che non si depositino e creino sacche di pressione.
Una migliore comprensione porta a una migliore ingegneria. Serbatoi di carburante di bordo che non si degradano. Componenti che durano.
Siamo vicini a risolvere il puzzle. La scienza dei materiali sta raggiungendo l’ambizione.
Il futuro dell’automotive è alimentato dal gas?
Perché continuiamo a tornare all’idrogeno? È energia densa. Leggero. Nessuna emissione di carbonio dal tubo di scappamento. Ma lo stoccaggio è difficile. I carri armati sono pesanti. Il metallo continua a cedere.
La svolta non sarà nel motore. Sarà nella metallurgia.
Se riusciamo a fermare la diffusione, possiamo usare l’idrogeno ad alta pressione in modo sicuro. Possiamo costruire auto più leggere. Auto che viaggiano più lontano con un unico rifornimento. Non sono necessarie stazioni di ricarica. Solo una pompa.
La scienza si sta muovendo velocemente. Le simulazioni stanno diventando sempre più accurate. I test sui materiali stanno diventando più precisi.
Vedremo le auto a idrogeno. Non assomiglieranno ai prototipi di oggi. Sembreranno auto normali. Ma sotto il cofano, i serbatoi e le linee saranno diversi. Rinforzato. Resiliente.
Fino ad allora, guardiamo i bulloni. Osserviamo i carri armati. Aspettiamo che il metallo collabori.
