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Idrogeno

L'idrogeno è il primo elemento chimico, il più leggero e abbondante nell'Universo. Oltre il 90% degli atomi nell'Universo sono atomi di idrogeno. È il combustibile della fusione nucleare nel Sole e nelle stelle, dove si trova allo stato di plasma. Sulla Terra, invece, l'idrogeno si trova allo stato gassoso, a pressione atmosferica e temperatura ambiente è un gas incolore, insapore e inodore.

la massa del Sole è composta da idrogeno per il 75%

L'idrogeno occupa il 75% della massa e il 92% del volume del Sole.

L'idrogeno è anche un importante vettore energetico perché è un gas altamente infiammabile. Spesso si parla di utilizzare l'idrogeno come combustibile dei veicoli ( es. auto a idrogeno ) o per generare energia elettrica. I vantaggi ambientali sarebbero molti secondo ecoage. Basti pensare che la combustione dell'idrogeno è pulita, a differenza dei combustibili fossili, l'idrogeno non produce inquinamento.

Tuttavia, sulla Terra l'idrogeno non si trova allo stato puro ma soltanto nelle molecole combinato con altri elementi chimici. Ad esempio, l'acqua è una molecola combinata tra due atomi di idrogeno e uno di ossigeno (H2O). Lo stesso termine "idrogeno" è una parola composta dalle parole greche "acqua" e "generare" ossia generare acqua.

una molecola d'acqua

L'idrogeno si trova anche nelle molecole degli idrocarburi combinato con gli atomi di carbonio. Ad esempio, una molecola del gas metano (CH4) è composta da un atomo di carbonio (C) e quattro atomi di idrogeno (H).

una molecola di metano

Quando si trova allo stato combinato, l'idrogeno non genera energia. Per ottenere l'idrogeno allo stato puro è necessario separarlo dagli altri atomi che compongono le molecole e questo processo richiede un consumo di energia. Pertanto, secondo ecoage potrebbe non essere sempre conveniente utilizzarlo. Tutto dipende dal consumo di energia necessario per produrre l'idrogeno. Bisogna infatti ricordare che sulla Terra l'idrogeno non è una fonte di energia ma soltanto un vettore di energia.

L'idrogeno è un vettore di energia pulita? Dipende dalla fonte di energia usata per produrlo. L'idrogeno è un vettore di energia pulita soltanto quando viene prodotto utilizzando fonti energetiche pulite ( es. energie rinnovabili ). Quando si utilizzano le fonti di energia fossile, invece, si produce comunque l'inquinamento (ecoage.it). In quest'ultimo caso l'idrogeno non può essere considerato un vettore di energia pulita, perché l'inquinamento si sposta semplicemente dalla fase a valle (consumo) alla fase a monte (produzione).

l'inquinamento della mobilità a idrogeno

La produzione dell'idrogeno

L'idrogeno può essere prodotto nei seguenti modi:

  • Reforming. Nel processo di trattamento degli idrocarburi ( petrolio, gas, carbone ) si produce anche idrogeno. Si ottiene separando gli atomi di idrogeno (H) dagli atomi di carbonio (C) nelle molecole degli idrocarburi. Gran parte dell'idrogeno in commercio è un prodotto secondario del processo di lavorazione delle risorse di energia fossili. È attualmente il metodo più economico ma anche quello più inquinante.
  • Elettrolisi. L'idrogeno viene prodotto dall'acqua tramite l'elettrolisi. Si ottiene separando gli atomi di idrogeno (H) dagli atomi di ossigeno (O) nelle molecole dell'acqua (H2O). È il metodo più pulito per produrre idrogeno, perché non produce emissioni inquinanti, ma anche quello più costoso.

    Nota. È un metodo pulito (clean) per produrre idrogeno soltanto se l'elettricità è prodotta da fonti di energia pulite, ad esempio, tramite le fonti di energia rinnovabili (ecoage.it). Viceversa, se l'elettricità è prodotta utilizzando fonti fossili, anche l'elettrolisi non è un metodo pulito, perché l'inquinamento si sposta semplicemente dalla fase di utilizzo dei combustibili fossili alla fase di produzione dell'idrogeno.

Pro e contro dell'idrogeno

I principali vantaggi dell'idrogeno sono i seguenti:

  • Energia pulita. Nella fase di utilizzo l'idrogeno è un combustibile pulito perché non emette sostanze inquinanti.
  • Vettore energetico. L'idrogeno permette il trasporto e la conservazione dell'energia nel tempo.

Gli svantaggi sono invece i seguenti:

  • L'idrogeno deve essere prodotto. Sulla Terra l'idrogeno non si trova allo stato puro ma soltanto in forma combinata nelle molecole con altri elementi chimici. La produzione dell'idrogeno richiede il consumo di energia.
  • La produzione dell'idrogeno è causa di inquinamento. La produzione dell'idrogeno ha un forte impatto ambientale se utilizza le fonti energetiche inquinanti ( es. petrolio, gas, carbone ). Ha invece un impatto minimo se si basa sulle fonti di energia pulite ( es. solare, eolico, idroelettrico, ecc. ).
  • E' un gas infiammabile. Allo stato puro l'idrogeno è altamente infiammabile. È quindi particolarmente pericoloso quando viene stoccato in grandi quantità in un contenitore chiuso.
    pro e contro dell'idrogeno

Le applicazioni dell'idrogeno

Attualmente l'idrogeno è impiegato principalmente come input nei processi produttivi.

  • Nell'industria chimica è utilizzato per produrre l'ammoniaca.
  • Nel settore agroalimentare è usato per l'idrogenazione degli oli naturali
  • Nel settore aerospaziale l'idrogeno è utilizzato come carburante dei missili e dei propulsori dei vettori spaziali.

    l'impiego dell'idrogeno nelle missioni spaziali

    Esempio
    . Il grande serbatoio centrale che portava in orbita lo Space Shuttle era composto da ossigeno e idrogeno liquido.

Dall'inizio del XXI secolo l'idrogeno è impiegato anche come carburante alternativo nel settore dei trasporti, nelle auto idrogeno realizzate con la tecnologia fuel cell o a combustione diretta.

il dirigiibile Zepelin HindenbergNota. In passato l'idrogeno fu usato anche come gas nei dirigibili in alternativa all'elio. Successivamente fu abbandonato a causa della sua eccessiva infiammabilità, dopo il disastro dello Zeppelin Hindenberg del 1937 sui cieli di New York. In pochi secondi il dirigibile si infiammò, precipitando a terra nella fase di attracco.


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