Un veicolo a celle a combustibile (FCV) o veicolo a celle a combustibile (FCEV) è un tipo di veicolo elettrico che utilizza una cella a combustibile, anziché una batteria, o in combinazione con una batteria o un supercondensatore, per alimentare il suo motore elettrico di bordo. Le celle a combustibile nei veicoli generano elettricità per alimentare il motore, generalmente usando l’ossigeno dell’aria e l’idrogeno compresso. La maggior parte dei veicoli a celle a combustibile sono classificati come veicoli a emissioni zero che emettono solo acqua e calore. Rispetto ai veicoli a combustione interna, i veicoli a idrogeno centralizzano gli inquinanti nel sito di produzione dell’idrogeno, dove l’idrogeno è in genere derivato dal gas naturale riformato. Il trasporto e la conservazione dell’idrogeno possono anche creare inquinanti.

Le celle a combustibile sono state utilizzate in vari tipi di veicoli, compresi i carrelli elevatori, in particolare nelle applicazioni interne dove le loro emissioni pulite sono importanti per la qualità dell’aria e nelle applicazioni spaziali. La prima automobile a celle a combustibile a idrogeno prodotta commercialmente, la Toyota Mirai, fu introdotta nel 2015, dopo la quale Hyundai e Honda entrarono nel mercato. Le celle a combustibile vengono inoltre sviluppate e testate su camion, autobus, barche, motocicli e biciclette, oltre ad altri tipi di veicoli.

A partire dal 2017, l’infrastruttura dell’idrogeno era limitata, con 36 stazioni di rifornimento di idrogeno per automobili disponibili pubblicamente negli Stati Uniti, ma sono previste più stazioni di idrogeno, in particolare in California. Esistono alcune stazioni pubbliche di rifornimento di idrogeno e sono in programma nuove stazioni, in Giappone, in Europa e altrove. I critici dubitano che l’idrogeno sarà efficiente o economico per le automobili, rispetto ad altre tecnologie a emissioni zero.

Descrizione e scopo delle celle a combustibile nei veicoli
Tutte le celle a combustibile sono composte da tre parti: un elettrolita, un anodo e un catodo. In linea di principio, una cella a combustibile a idrogeno funziona come una batteria, producendo elettricità, che può far funzionare un motore elettrico. Invece di richiedere la ricarica, tuttavia, la cella a combustibile può essere ricaricata con idrogeno. Diversi tipi di celle a combustibile comprendono celle a combustibile a membrana di elettrolita polimerico (PEM), celle a combustibile a metanolo diretto, celle a combustibile a base di acido fosforico, celle a combustibile fuso al carbonato, celle a combustibile a ossidi solidi, celle a combustibile a metanolo riformato e celle a combustibile rigenerativo.

Storia
Il concetto della pila a combustibile fu dimostrato per la prima volta da Humphry Davy nel 1801, ma l’invenzione della prima cella a combustibile funzionante è stata attribuita a William Grove, un chimico, un avvocato e un fisico. Gli esperimenti di Grove con quella che chiamò “batteria a gas” dimostrarono nel 1842 che una corrente elettrica poteva essere prodotta da una reazione elettrochimica tra idrogeno e ossigeno su un catalizzatore di platino. Il primo moderno veicolo a celle a combustibile era un trattore agricolo modificato Allis-Chalmers, dotato di una cella a combustibile da 15 kilowatt, intorno al 1959. La Cold War Space Race guidò un ulteriore sviluppo della tecnologia delle celle a combustibile. Il progetto Gemini ha testato le celle a combustibile per fornire energia elettrica durante le missioni spaziali con equipaggio. Lo sviluppo delle celle a combustibile continua con il programma Apollo. I sistemi di energia elettrica nelle capsule Apollo e nei moduli lunari utilizzavano celle a combustibile alcaline. Nel 1966, General Motors sviluppò il primo veicolo stradale a celle a combustibile, la Chevrolet Electrovan. Aveva una cella a combustibile PEM, un’autonomia di 120 miglia e una velocità massima di 70 miglia all’ora. C’erano solo due posti, poiché la pila di celle a combustibile e grandi serbatoi di idrogeno e ossigeno occupavano la parte posteriore del furgone. Ne fu costruito uno solo, poiché il progetto era considerato proibitivo dal punto di vista dei costi.

General Electric e altri hanno continuato a lavorare sulle celle a combustibile PEM negli anni ’70. Gli stack di celle a combustibile erano ancora limitati principalmente alle applicazioni spaziali negli anni ’80, compreso lo Space Shuttle. Tuttavia, la chiusura del programma Apollo ha inviato molti esperti del settore a società private. Negli anni ’90, i produttori di automobili erano interessati alle applicazioni delle celle a combustibile e furono predisposti veicoli dimostrativi. Nel 2001, sono stati dimostrati i primi serbatoi di idrogeno da 700 Bar (10000 PSI), riducendo le dimensioni dei serbatoi di carburante che potrebbero essere utilizzati nei veicoli e l’estensione della gamma.

applicazioni
Ci sono veicoli a celle a combustibile per tutti i modi di trasporto. I veicoli a celle a combustibile più diffusi sono automobili, autobus, carrelli elevatori e veicoli per la movimentazione di materiali.

Vetture
La concept car Honda FCX Clarity è stata introdotta nel 2008 per il leasing da clienti in Giappone e nel sud della California e interrotta nel 2015. Dal 2008 al 2014, Honda ha affittato un totale di 45 unità FCX negli Stati Uniti. Oltre 20 altri prototipi FCEV e auto dimostrative sono stati rilasciati in quel periodo di tempo, tra cui GM HydroGen4 e Mercedes-Benz F-Cell.

Il veicolo Hyundai ix35 FCEV Fuel Cell è disponibile per il noleggio dal 2014, quando sono state affittate 54 unità.

Le vendite di Toyota Mirai a clienti governativi e aziendali sono iniziate in Giappone nel dicembre 2014. Il prezzo è iniziato a ¥ 6.700.000 (~ US $ 57.400) prima delle imposte e un incentivo governativo di ¥ 2.000.000 (~ US $ 19.600). L’ex presidente del Parlamento europeo Pat Cox ha stimato che inizialmente la Toyota avrebbe perso circa $ 100.000 per ogni Mirai venduto. A partire da dicembre 2017, le vendite globali hanno totalizzato 5.300 Mirais. I mercati più venduti erano gli Stati Uniti con 2.900 unità, il Giappone con 2.100 e l’Europa con 200.

Le consegne al dettaglio della Honda Clarity Fuel Cell 2017 sono iniziate in California nel dicembre 2016. La cella a combustibile Clarity, con una gamma di 366 mi (589 km), ha il più alto punteggio di guida EPA di qualsiasi veicolo a emissioni zero negli Stati Uniti, compreso il carburante veicoli elettrici a batteria e a batteria. Il 2017 Clarity ha anche i più alti indici di risparmio carburante combinati e urbani tra tutte le auto a celle a combustibile a idrogeno classificate dall’EPA, con un rating combinato città / autostrada di 67 miglia a gallone equivalente a benzina (MPGe) e 68 MPGe in città.

Nel 2017 Daimler ha abbandonato gradualmente lo sviluppo FCEV, citando il calo dei costi delle batterie e l’aumento della gamma di veicoli elettrici, e la maggior parte delle aziende automobilistiche che sviluppano auto a idrogeno hanno spostato la propria attenzione sui veicoli elettrici a batteria.

Risparmio di carburante
La seguente tabella mette a confronto il consumo di carburante EPA espresso in miglia equivalenti di benzina per gallone (MPGe) per i veicoli a celle a combustibile a idrogeno classificati dall’EPA a dicembre 2016 e disponibili solo in California.

Celle a combustibile alimentate da un reformer di etanolo
A giugno 2016, Nissan ha annunciato piani per sviluppare veicoli a celle a combustibile alimentati a etanolo anziché idrogeno. Nissan afferma che questo approccio tecnico sarebbe più economico e che sarebbe più facile implementare l’infrastruttura di alimentazione rispetto a un’infrastruttura a idrogeno. Il veicolo includerebbe un serbatoio contenente una miscela di acqua ed etanolo, che viene immesso in un reformer a bordo che lo divide in idrogeno e anidride carbonica. L’idrogeno viene quindi immesso in una cella a combustibile ad ossido solido. Secondo Nissan, il carburante liquido potrebbe essere una miscela di etanolo e acqua con un rapporto di 55:45. Nissan prevede di commercializzare la propria tecnologia entro il 2020.

Gli autobus
Ci sono anche modelli dimostrativi di autobus, e nel 2011 c’erano oltre 100 autobus a celle a combustibile dispiegati in tutto il mondo. La maggior parte di questi autobus sono stati prodotti da UTC Power, Toyota, Ballard, Hydrogenics e Proton Motor. Gli autobus UTC avevano accumulato oltre 970.000 km (600.000 mi) di guida. Gli autobus a celle a combustibile hanno un risparmio di carburante del 30-141% in più rispetto ai bus diesel e agli autobus a metano. Gli autobus a celle a combustibile sono stati impiegati a Whistler in Canada, a San Francisco negli Stati Uniti, ad Amburgo, in Germania, a Shanghai, in Cina, a Londra, in Inghilterra, a San Paolo, in Brasile e in molte altre città. Il progetto Whistler è stato interrotto nel 2015. Il Fuel Cell Bus Club è uno sforzo cooperativo globale in autobus sperimentali a celle a combustibile. I progetti degni di nota includono:

12 autobus a celle a combustibile sono stati installati nella zona di Oakland e San Francisco Bay in California.
Daimler AG, con trentasei autobus sperimentali alimentati da celle a combustibile Ballard Power Systems, ha completato un trial di successo di tre anni, in undici città, nel 2007.
Una flotta di autobus Thor con celle a combustibile UTC Power è stata installata in California, gestita da SunLine Transit Agency.
Il primo prototipo di autobus a celle a combustibile a idrogeno in Brasile è stato installato a San Paolo. L’autobus è stato fabbricato a Caxias do Sul, e il combustibile a idrogeno doveva essere prodotto a São Bernardo do Campo dall’acqua attraverso l’elettrolisi. Il programma, chiamato “Ônibus Brasileiro a Hidrogênio” (Brazilian Hydrogen Autobus), comprendeva tre autobus.

Carrelli elevatori
Un carrello elevatore a celle a combustibile (chiamato anche un carrello elevatore a celle combustibili o un carrello elevatore a celle a combustibile) è un carrello elevatore industriale alimentato a celle a combustibile utilizzato per sollevare e trasportare materiali. La maggior parte delle celle a combustibile utilizzate nei carrelli elevatori sono alimentate da pile a combustibile PEM.

Nel 2013 ci sono stati oltre 4.000 carrelli elevatori a celle combustibili utilizzati nella movimentazione di materiali negli Stati Uniti da cui solo 500 hanno ricevuto finanziamenti da DOE (2012). Le flotte di celle a combustibile sono gestite da un gran numero di aziende, tra cui Sysco Foods, FedEx Freight, GENCO (a Wegmans, Coca-Cola, Kimberly Clark e Whole Foods) e H-E-B. L’Europa ha dimostrato 30 carrelli elevatori a celle a combustibile con Hylift e lo ha esteso con HyLIFT-EUROPE a 200 unità, con altri progetti in Francia e Austria. Pike Research ha dichiarato nel 2011 che i carrelli elevatori a celle combustibili saranno il principale motore della domanda di idrogeno entro il 2020.

I carrelli elevatori PEM alimentati da celle a combustibile offrono vantaggi significativi rispetto ai carrelli elevatori a benzina poiché non producono emissioni locali. I carrelli elevatori a celle combustibili possono funzionare per un turno completo di 8 ore su un singolo serbatoio di idrogeno, possono essere ricaricati in 3 minuti e avere una durata di 8-10 anni. I carrelli elevatori a celle a combustibile sono spesso usati nei magazzini refrigerati poiché le loro prestazioni non sono degradate da temperature più basse. Nel design le unità FC sono spesso realizzate come sostituti drop-in.

Motociclette e biciclette
Nel 2005 la società britannica Intelligent Energy ha prodotto la prima motocicletta funzionante a idrogeno chiamata ENV (Emission Neutral Vehicle). La motocicletta detiene abbastanza carburante per correre per quattro ore e per percorrere 160 km (100 mi) in un’area urbana, a una velocità massima di 80 km / h (50 mph). Nel 2004 la Honda ha sviluppato una motocicletta a celle a combustibile che utilizzava l’Honda FC Stack. Ci sono altri esempi di biciclette e biciclette con un motore a celle a combustibile a idrogeno. Suzuki Burgman ha ricevuto l’omologazione “per tipo di veicolo completo” nell’UE. L’azienda taiwanese APFCT conduce un test su strada con 80 scooter a celle a combustibile per il Taiwans Bureau of Energy utilizzando il sistema di rifornimento da Acta SpA in Italia.

Aerei
I ricercatori e i partner industriali di Boeing in tutta Europa hanno condotto test di volo sperimentali nel febbraio 2008 su un aeroplano con equipaggio alimentato solo da una pila a combustibile e batterie leggere. L’aeroplano dimostratore di celle a combustibile, come veniva chiamato, utilizzava un sistema ibrido a batteria a combustibile / batteria agli ioni di litio (PEM) di Proton Exchange per alimentare un motore elettrico, che era accoppiato a un’elica convenzionale. Nel 2003 è stato lanciato il primo aereo al mondo ad elica alimentato interamente da una cella a combustibile. La pila a combustibile era un esclusivo design della pila FlatStack che permetteva di integrare la cella a combustibile con le superfici aerodinamiche dell’aereo.

Ci sono stati diversi veicoli aerei senza equipaggio alimentati a celle a combustibile (UAV). Un UAV a celle a combustibile Horizon ha impostato il flusso di distanza record per un piccolo UAV nel 2007. I militari sono particolarmente interessati a questa applicazione a causa del basso rumore, della bassa impronta termica e della capacità di raggiungere un’altitudine elevata. Nel 2009, la Tiger Tiger del Laboratorio di ricerca navale (NRL) ha utilizzato una cella a combustibile alimentata a idrogeno e ha volato per 23 ore e 17 minuti. Boeing sta completando i test sul Phantom Eye, un’alta quota, lunga durata (HALE) da utilizzare per condurre ricerche e voli di sorveglianza a 20.000 m (65.000 piedi) per un massimo di quattro giorni alla volta. Le celle a combustibile vengono anche utilizzate per fornire energia ausiliaria per gli aerei, sostituendo i generatori di combustibili fossili precedentemente utilizzati per avviare i motori e alimentare le necessità elettriche. Le celle a combustibile possono aiutare gli aeroplani a ridurre le emissioni di CO2 e di altri inquinanti e il rumore.

Barche
La prima HYDRA a celle a combustibile al mondo ha utilizzato un sistema AFC con una potenza netta di 6,5 kW. Per ogni litro di carburante consumato, il motore fuoribordo medio produce 140 volte meno gli idrocarburi prodotti dalla media auto moderna. I motori a celle a combustibile hanno una maggiore efficienza energetica rispetto ai motori a combustione, e quindi offrono una gamma migliore e emissioni significativamente ridotte. L’Islanda si è impegnata a convertire la sua vasta flotta da pesca per utilizzare le celle a combustibile per fornire energia ausiliaria entro il 2015 e, infine, per fornire energia primaria alle sue imbarcazioni. Amsterdam ha recentemente presentato la sua prima barca a fuel cell che traghetta le persone intorno ai famosi e bellissimi canali della città.

sottomarini
La prima applicazione sommergibile di celle a combustibile è il sottomarino tedesco Tipo 212. Ogni tipo 212 contiene nove celle a combustibile PEM, distribuite su tutta la nave, che forniscono tra 30 kW e 50 kW ciascuna di energia elettrica. Ciò consente al Tipo 212 di rimanere sommerso più a lungo e di renderlo più difficile da rilevare. Sottomarini alimentati a celle a combustibile sono anche più facili da progettare, produrre e mantenere rispetto ai sottomarini a propulsione nucleare.

I treni
Nel marzo 2015, la China South Rail Corporation (CSR) ha dimostrato il primo tram al mondo alimentato a celle a combustibile a idrogeno presso un impianto di assemblaggio a Qingdao. L’ingegnere capo della filiale CSR Sifang Co Ltd., Liang Jianying, ha affermato che l’azienda sta studiando come ridurre i costi di gestione del tram. In tutto sono state costruite 83 miglia di binari per il nuovo veicolo in sette città cinesi. La Cina prevede di spendere 200 miliardi di yuan ($ 32 miliardi) nei prossimi cinque anni per aumentare le tracce del tram a più di 1.200 miglia.

Nel 2016, Alstom ha debuttato con Coradia iLint, un treno regionale alimentato da celle a combustibile a idrogeno che sarà il primo treno al mondo a produrre idrogeno. Coradia iLint sarà in grado di raggiungere 140 chilometri all’ora (87 miglia all’ora) e percorrere 600-800 chilometri (370-500 mi) su un serbatoio pieno di idrogeno. Il primo Coradia iLint dovrebbe entrare in servizio a dicembre 2017 sulla linea Buxtehude-Bremervörde-Bremerhaven-Cuxhaven nella Bassa Sassonia, in Germania.

Infrastruttura dell’idrogeno
Eberle e Rittmar von Helmolt hanno affermato nel 2010 che le sfide restano prima che le auto a celle a combustibile possano diventare competitive con altre tecnologie e citare la mancanza di una vasta infrastruttura di idrogeno negli Stati Uniti: a luglio 2017 c’erano 36 stazioni di rifornimento di idrogeno accessibili pubblicamente negli Stati Uniti. , 32 dei quali erano situati in California. Nel 2013, il Governatore Jerry Brown ha firmato AB 8, una legge per finanziare $ 20 milioni all’anno per 10 anni per costruire fino a 100 stazioni. Nel 2014 la California Energy Commission ha finanziato $ 46,6 milioni per costruire 28 stazioni.

Il Giappone ha ottenuto la sua prima stazione commerciale di rifornimento di idrogeno nel 2014. A marzo 2016, il Giappone aveva 80 stazioni di rifornimento di idrogeno e il governo giapponese punta a raddoppiare questo numero a 160 entro il 2020. Nel maggio 2017, c’erano 91 stazioni di rifornimento di idrogeno in Giappone. La Germania aveva 18 stazioni pubbliche di rifornimento di idrogeno nel luglio 2015. Il governo tedesco sperava di aumentare questo numero a 50 entro la fine del 2016, ma solo 30 erano aperti a giugno 2017.

Codici e standard
Il veicolo a celle a combustibile è una classificazione dei codici e degli standard FC Hydrogen e i codici e gli standard delle celle a combustibile altri standard principali sono le applicazioni stazionarie delle celle a combustibile e le applicazioni portatili a celle a combustibile.

Programmi statunitensi
Nel 2003 il presidente degli Stati Uniti George Bush propose l’Hydrogen Fuel Initiative (HFI). L’HFI intendeva sviluppare ulteriormente le celle a combustibile a idrogeno e le tecnologie infrastrutturali per accelerare l’introduzione commerciale di veicoli a celle a combustibile. Nel 2008, gli Stati Uniti hanno contribuito con questo miliardo di dollari a questo progetto. Nel 2009, Steven Chu, allora Segretario all’Energia degli Stati Uniti, ha affermato che i veicoli a idrogeno “non saranno pratici nei prossimi 10 o 20 anni”. Nel 2012, tuttavia, Chu ha dichiarato di aver visto le auto a celle a combustibile quanto più economicamente fattibili in quanto i prezzi del gas naturale erano diminuiti e le tecnologie di reforming dell’idrogeno erano migliorate. Nel giugno 2013 la California Energy Commission ha concesso 18,7 milioni di dollari per le stazioni di rifornimento di idrogeno. Nel 2013 il Governatore Brown ha firmato AB 8, un disegno di legge per finanziare $ 20 milioni all’anno per 10 anni per un massimo di 100 stazioni. Nel 2013 il DOE statunitense ha annunciato fino a $ 4 milioni previsti per “lo sviluppo continuo di sistemi avanzati di stoccaggio dell’idrogeno”. Il 13 maggio 2013 il Dipartimento dell’Energia ha lanciato H2USA, che è focalizzata sull’avanzamento dell’infrastruttura dell’idrogeno negli Stati Uniti.

Costo
Entro il 2010, i progressi nella tecnologia delle celle a combustibile hanno ridotto le dimensioni, il peso e il costo dei veicoli elettrici a celle a combustibile. Nel 2010, il Dipartimento di Energia degli Stati Uniti (DOE) ha stimato che il costo delle celle a combustibile per autoveicoli era diminuito dell’80% dal 2002 e che tali celle a combustibile potrebbero potenzialmente essere prodotte a $ 51 / kW, ipotizzando un notevole risparmio di costi di produzione. I veicoli elettrici a celle a combustibile sono stati prodotti con “un campo di guida di oltre 250 miglia tra il rifornimento di carburante”. Possono essere riforniti in meno di 5 minuti. Gli autobus a celle a combustibile dispiegati hanno un risparmio di carburante del 40% superiore rispetto agli autobus diesel. Il programma EERE Fuel Cell Technologies sostiene che, a partire dal 2011, le celle a combustibile hanno raggiunto un’efficienza del 42-53% dei veicoli elettrici a piena potenza e una durata di oltre 75.000 miglia con meno del 10% di degrado della tensione, il doppio rispetto al 2006. Nel 2012, Lux Research, Inc. ha pubblicato un rapporto secondo il quale “il costo del capitale … limiterà l’adozione a soli 5,9 GW” entro il 2030, fornendo “una barriera quasi insormontabile all’adozione, tranne che nelle applicazioni di nicchia”. L’analisi di Lux ha concluso che entro il 2030 le applicazioni di celle a combustibile fisse PEM raggiungeranno $ 1 miliardo, mentre il mercato dei veicoli, compresi i carrelli elevatori a celle a combustibile, raggiungerà un totale di $ 2 miliardi.

Impatto ambientale
L’impatto ambientale dei veicoli a celle a combustibile dipende dall’energia primaria con cui è stato prodotto l’idrogeno. I veicoli a celle a combustibile sono solo innocui per l’ambiente quando l’idrogeno è stato prodotto con energia rinnovabile. Se questo è il caso, le auto a celle a combustibile sono più pulite e più efficienti delle auto a combustibili fossili. Tuttavia, non sono efficienti quanto i veicoli elettrici a batteria che consumano molta meno energia. Di solito un’auto a celle a combustibile consuma 2,4 volte più energia rispetto a un’auto elettrica a batteria, perché l’elettrolisi e lo stoccaggio dell’idrogeno sono molto meno efficienti dell’utilizzo di elettricità per caricare direttamente una batteria.

A partire dal 2009, gli autoveicoli utilizzavano la maggior parte del petrolio consumato negli Stati Uniti e producevano oltre il 60% delle emissioni di monossido di carbonio e circa il 20% delle emissioni di gas serra negli Stati Uniti, tuttavia la produzione di idrogeno per il cracking idrico utilizzato nel capo della produzione di benzina tra i suoi usi industriali era responsabile di circa il 10% delle emissioni di gas a effetto serra della flotta. Al contrario, un veicolo alimentato con idrogeno puro emette pochi inquinanti, producendo principalmente acqua e calore, anche se la produzione dell’idrogeno creerebbe inquinanti a meno che l’idrogeno utilizzato nella cella a combustibile non fosse prodotto utilizzando solo energia rinnovabile.

In un’analisi Well-to-Wheels del 2005, il DOE ha stimato che i veicoli elettrici a celle a combustibile che utilizzano idrogeno prodotto dal gas naturale provocherebbe emissioni pari a circa il 55% della CO2 per miglio di veicoli a motore a combustione interna e circa il 25% in meno di emissioni rispetto a veicoli ibridi. Nel 2006, Ulf Bossel ha dichiarato che la grande quantità di energia necessaria per isolare l’idrogeno dai composti naturali (acqua, gas naturale, biomassa), confezionare il gas leggero mediante compressione o liquefazione, trasferire il vettore energetico all’utente, oltre all’energia persa quando viene convertito in elettricità utile con celle a combustibile, con un consumo di circa il 25%. “Richard Gilbert, coautore di Transport Revolutions: Moving People e Freight without Oil (2010), commenta allo stesso modo che la produzione di idrogeno finisce con l’utilizzo di dell’energia che crea, quindi l’energia viene assorbita convertendo l’idrogeno in energia elettrica all’interno delle celle a combustibile. “” Ciò significa che solo un quarto dell’energia inizialmente disponibile raggiunge il motore elettrico “… Tali perdite in conversione non Ad esempio, ricarichiamo un veicolo elettrico (EV) come Nissan Leaf o Chevy Volt da una presa a muro. “Un’analisi Well-to-wheel 2010 dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno riferisce da Argonne National Laborato Ry afferma che i percorsi di H2 rinnovabile offrono benefici di gas serra molto più ampi. Questo risultato è stato recentemente confermato. Nel 2010 una pubblicazione Well-to-Wheels statunitense ha ipotizzato che l’efficienza della singola fase di compressione dell’idrogeno a 6,250 psi (43,1 MPa) presso la stazione di rifornimento fosse del 94%. Uno studio del 2016 sul numero di novembre della rivista Energy di scienziati della Stanford University e della Technical University di Monaco ha concluso che, anche ipotizzando la produzione locale di idrogeno, “investire in veicoli a batteria completamente elettrici è una scelta più economica per ridurre le emissioni di anidride carbonica, principalmente a causa del loro costo inferiore e dell’efficienza energetica significativamente più elevata. ”

Critica
Nel 2008, il professor Jeremy P. Meyers, nell’interfaccia della rivista Electrochemical Society, ha scritto: “Mentre le celle a combustibile sono efficienti rispetto ai motori a combustione, non sono efficienti quanto le batterie, principalmente a causa dell’inefficienza della reazione di riduzione dell’ossigeno … hey ha più senso per il funzionamento scollegato dalla rete o quando il combustibile può essere fornito continuamente Per applicazioni che richiedono avviamenti frequenti e relativamente rapidi … dove le emissioni zero sono un requisito, come negli spazi chiusi come i magazzini, e dove l’idrogeno è considerato un reagente accettabile, una [cella a combustibile PEM] sta diventando una scelta sempre più attraente [se lo scambio di batterie è scomodo] “. Il costo pratico delle celle a combustibile per le automobili rimarrà elevato, tuttavia, fino a quando i volumi di produzione incorporano economie di scala e una catena di approvvigionamento ben sviluppata. Fino ad allora, i costi sono all’incirca di un ordine di grandezza più alti degli obiettivi del DOE.

Sempre nel 2008, Wired News ha riferito che “gli esperti dicono che ci vorranno 40 anni o più prima che l’idrogeno abbia un impatto significativo sul consumo di benzina o sul riscaldamento globale e non possiamo permetterci di aspettare così a lungo. risorse da soluzioni più immediate. ” La rivista The Economist, nel 2008, ha citato Robert Zubrin, l’autore di Energy Victory, dicendo: “L’idrogeno è” il peggiore carburante possibile per il veicolo “”. La rivista ha osservato che la maggior parte dell’idrogeno viene prodotta attraverso la riformazione del vapore, che crea almeno la stessa quantità di emissioni di carbonio per miglio rispetto ad alcune delle attuali vetture a benzina. D’altro canto, se l’idrogeno potesse essere prodotto utilizzando energia rinnovabile, “sarebbe sicuramente più semplice usare semplicemente questa energia per caricare le batterie di veicoli ibridi elettrici o plug-in”. Il Los Angeles Times ha scritto nel 2009: “In qualsiasi modo tu lo guardi, l’idrogeno è un modo pessimo per spostare le macchine”. Il Washington Post ha chiesto nel novembre 2009: “Se vuoi immagazzinare energia sotto forma di idrogeno e poi utilizzare quell’idrogeno per produrre elettricità per un motore, quando l’energia elettrica è già in attesa di essere risucchiata dalle prese in tutta l’America e immagazzinata in batterie auto …? ”

Il Motley Fool ha affermato nel 2013 che “ci sono ancora ostacoli proibitivi sui costi [per le auto a idrogeno] relative al trasporto, allo stoccaggio e, soprattutto, alla produzione”. Nel 2013 Rudolf Krebs di Volkswagen ha affermato che “indipendentemente dall’eccellenza delle auto, le leggi della fisica ne ostacolano l’efficienza complessiva, il modo più efficiente per convertire l’energia in mobilità è l’elettricità”. Ha elaborato: “La mobilità dell’idrogeno ha senso solo se si utilizza l’energia verde”, ma … è necessario convertirlo prima in idrogeno “con basse efficienze” dove “si perde circa il 40 percento dell’energia iniziale”. Devi quindi comprimere l’idrogeno e conservarlo sotto alta pressione in serbatoi, che utilizza più energia. “E poi devi convertire l’idrogeno in elettricità in una cella a combustibile con un’altra perdita di efficienza”. Krebs ha proseguito: “alla fine, dal tuo originale 100 percento di energia elettrica, finisci con il 30-40 percento.”

Nel 2014, il futurista del settore automobilistico ed energetico elettrico Julian Cox ha pubblicato un’analisi che utilizzava i dati NREL e EPA del governo degli Stati Uniti che smentiscono le ipotesi politiche ampiamente diffuse in merito ai vantaggi delle emissioni dichiarate derivanti dall’uso dell’idrogeno nei trasporti. Cox ha calcolato le emissioni prodotte per miglio combinato a ciclo combinato EPA, bene a ruota, con veicoli a celle a combustibile a idrogeno in vera parola e cifre aggregate dai soggetti del test iscritti allo studio NREL FCV a lungo termine degli Stati Uniti. Il rapporto ha presentato dati ufficiali che confutano fermamente le affermazioni del marketer di qualsiasi beneficio intrinseco delle pile a combustibile a idrogeno sui treni di trasmissione di ibridi a benzina convenzionali equivalenti e anche di normali automobili a cilindrata ridotta con prestazioni equivalenti di trasmissione a causa dell’intensità delle emissioni della produzione di idrogeno da gas naturale . Il rapporto ha continuato a dimostrare l’inevitabilità economica del continuo uso di metano nella produzione di idrogeno a causa dell’effetto di inciampare delle celle a combustibile a idrogeno su chilometraggio rinnovabile a causa delle perdite di conversione di elettricità da e verso l’idrogeno rispetto all’uso diretto di elettricità in un ordinario veicolo elettrico. L’analisi contraddice le dichiarazioni di marketing dei produttori di veicoli coinvolti nella promozione delle celle a combustibile a idrogeno e le cui affermazioni si riflettono spesso nelle dichiarazioni di politica pubblica. L’analisi ha dimostrato che la politica pubblica in relazione alle celle a combustibile a idrogeno è stata fuorviata da false equivalenze a veicoli a benzina molto grandi, molto vecchi o molto potenti che non riflettono accuratamente le scelte delle tecnologie di riduzione delle emissioni disponibili a costi inferiori e preesistenti nuove scelte di veicoli disponibili per i consumatori, e anche per il contribuente che ha finanziato l’infrastruttura dell’idrogeno superfluo sulla base di una premessa che, per motivi scientifici, è effettivamente falsa. Invece il marketing e di conseguenza le dichiarazioni di politica pubblica sull’idrogeno possono essere dimostrate dalle cifre ufficiali del DOE USA come altamente fuorvianti. Cox ha scritto nel 2014 che produrre idrogeno da metano “è significativamente più carbonio per unità di energia rispetto al carbone.L’errore di idrogeno fossile dalla fratturazione idraulica degli scisti per un percorso energetico ecosostenibile minaccia di incoraggiare politiche energetiche che si diluiranno e potrebbero far deragliare gli sforzi globali far fronte al cambiamento climatico a causa del rischio di deviare gli investimenti e concentrarsi sulle tecnologie dei veicoli che sono economicamente compatibili con le energie rinnovabili “. The Business Insider ha commentato nel 2013:

L’idrogeno puro può essere derivato industrialmente, ma richiede energia. Se quell’energia non proviene da fonti rinnovabili, le auto a celle a combustibile non sono pulite come sembrano. … Un’altra sfida è la mancanza di infrastrutture. Le stazioni di servizio devono investire nella capacità di rifornire i serbatoi di idrogeno prima che gli FCEV diventino pratici, ed è improbabile che molti lo facciano mentre oggi ci sono così pochi clienti sulla strada. … Compattare la mancanza di infrastrutture è l’alto costo della tecnologia. Le celle a combustibile sono “ancora molto, molto costose”.

Nel 2014, il blogger del clima e l’ex funzionario del Dipartimento dell’energia Joseph Romm hanno dedicato tre articoli alle recensioni dei veicoli a idrogeno. Ha dichiarato che gli FCV non hanno ancora superato i seguenti problemi: costo elevato dei veicoli, alti costi di carburante e mancanza di infrastrutture di consegna del carburante. “Ci vorranno diversi miracoli per superare tutti questi problemi simultaneamente nei prossimi decenni.” Inoltre, ha detto, “gli FCV non sono verdi” a causa della fuga di metano durante l’estrazione di gas naturale e quando viene prodotto idrogeno, come il 95% di esso, utilizzando il processo di steam reforming. Ha concluso che l’energia rinnovabile non può essere utilizzata economicamente per produrre idrogeno per una flotta FCV “ora o in futuro”. L’analista di GreenTech Media ha raggiunto conclusioni simili nel 2014. Nel 2015, Clean Technica ha elencato alcuni degli svantaggi dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno come ha fatto Car Throttle. Un altro scrittore di Clean Technica ha concluso: “mentre l’idrogeno può avere un ruolo nel mondo dello stoccaggio di energia (in particolare la conservazione stagionale), sembra un vicolo cieco quando si tratta di veicoli tradizionali”.

Un’analisi del 2017 pubblicata su Green Car Reports ha rilevato che i migliori veicoli a celle a combustibile a idrogeno consumano “più di tre volte più elettricità per miglio rispetto a un veicolo elettrico … generano più emissioni di gas serra rispetto ad altre tecnologie powertrain … [e hanno] costi di carburante molto elevati … Considerando tutti gli ostacoli e i requisiti per le nuove infrastrutture (stimati a costare fino a $ 400 miliardi), i veicoli a celle combustibili sembrano probabilmente una tecnologia di nicchia nella migliore delle ipotesi, con un impatto minimo sul consumo di petrolio degli Stati Uniti. Nel 2017, Michael Barnard, scrivendo su Forbes, ha elencato i continui svantaggi delle auto a celle a combustibile a idrogeno e ha concluso che “intorno al 2008, era molto chiaro che l’idrogeno era e sarebbe inferiore alla tecnologia delle batterie come deposito di energia per i veicoli. Nel 2025 gli ultimi ritiri dovrebbero probabilmente abbandonare i loro sogni di celle a combustibile.