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Mobilità sostenibile a idrogeno
Teresa Donateo - Università del Salento
Antonio Ficarella, Università del Salento
Il laboratorio S-MoVe (Veicoli per la mobilità sostenibile) dell'Università del Salento svolge attività didattica, di ricerca e terza missione sulla progettazione, analisi e ottimizzazione di sistemi di trasporto ad idrogeno, con lo scopo di affrontare e risolvere le problematiche tecnologiche associate all'utilizzo delle celle a combustibile in condizioni di carico altamente variabile. Le attività di ricerca in corso, qui presentate, sono svolte nell'ambito del Centro Nazionale per la Mobilità Sostenibile (MOST) e di progetti in collaborazione con il Distretto Tecnologico Aerospaziale.
Introduzione
La transizione verso una mobilità sostenibile rappresenta una delle principali sfide tecnologiche e ambientali del XXI secolo. La necessità di ridurre le emissioni climalteranti e la dipendenza dai combustibili fossili ha spinto governi, industria e ricerca ad esplorare soluzioni energetiche alternative per il settore dei trasporti.
In questo contesto, l'idrogeno si sta affermando come un vettore energetico strategico grazie alla sua elevata energia per unità di massa, alla possibilità di essere prodotto da fonti rinnovabili e alla totale assenza di emissioni di CO? durante l'utilizzo.
Nel trasporto su strada, i veicoli a celle a combustibile uniscono l'efficienza dei veicoli elettrici all'autonomia dei motori tradizionali.
I recenti progressi nelle celle a combustibile PEMFC e nelle infrastrutture di rifornimento rendono l'idrogeno una valida alternativa all'elettrificazione diretta, soprattutto per veicoli pesanti e a lunga percorrenza, dove peso e tempi di ricarica delle batterie restano critici.
Anche nel settore aeronautico, dove l'obiettivo è l'eliminazione progressiva dei motori alimentati da combustibili fossili in tutti i tipi di aeromobili entro il 2050, l'idrogeno sta emergendo come una delle alternative più promettenti per la decarbonizzazione del volo.
Benché siano stati proposti sistemi di propulsione elettrica a batteria per piccoli velivoli senza pilota (UAV) e per aeromobili leggeri a corto raggio, l'attuale densità energetica delle batterie non è sufficiente a garantire l'autonomia di volo desiderata in applicazioni a medio e lungo raggio.
Tra le varie tipologie di celle a combustibile, le celle con membrana a scambio protonico (PEMFC) sono le più utilizzate nel settore dei trasporti grazie alla loro migliore efficienza e potenza specifica.
Per potenze inferiori a 6 kW si utilizzano celle PEMFC con catodo aperto e raffreddamento ad aria.
Per potenze superiori, si ricorre generalmente a PEMFC raffreddate a liquido, come nei progetti ENFICA-FC [1] e Sigma-4 [2].
Tuttavia, alcuni studi hanno indagato la possibilità di estendere il campo operativo delle celle a combustibile raffreddate ad aria fino a 10 kW, come dimostrato nei progetti Antares [3] e H2fly [4].
Il raffreddamento ad aria offre vantaggi quali una minore complessità del sistema e un numero ridotto di componenti.
A differenza dei motori termici ad idrogeno - che producono ossidi di azoto - le PEMFC sono dispositivi silenziosi, privi di vibrazioni e a zero emissioni.
Tuttavia, le celle a combustibile devono essere integrate con batterie in configurazioni ibride-elettriche, al fine di combinare
i vantaggi di entrambe le tecnologie e, in particolare, risolvere il problema della lenta risposta della cella a combustibile a variazioni di carico.
Inoltre, le loro prestazioni sono fortemente influenzate dalle condizioni ambientali, aspetto cruciale nell'applicazione alla propulsione aerea.
Il laboratorio S-MoVe dell'Università del Salento affronta le problematiche tecnologiche legate all'impiego delle celle a combustibile come sistemi energetici completi, studiandone il comportamento in condizioni di carico variabile e condizioni ambiente tipiche delle applicazioni aeronautiche.
Dal punto di vista didattico, oltre a corsi, seminari e tesi di laurea, il laboratorio supporta il team studentesco UNISALENTO HYDRO PROJECT nella realizzazione di una automobile ad idrogeno in scala 1:10 per la partecipazione alla competizione internazionale H2GP. Infine, propone laboratori didattici e percorsi di alternanza scuola-lavoro sul tema della mobilità sostenibile ad idrogeno.
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La transizione verso una mobilità sostenibile rappresenta una delle principali sfide tecnologiche e ambientali del XXI secolo. La necessità di ridurre le emissioni climalteranti e la dipendenza dai combustibili fossili ha spinto governi, industria e ricerca ad esplorare soluzioni energetiche alternative per il settore dei trasporti.
In questo contesto, l'idrogeno si sta affermando come un vettore energetico strategico grazie alla sua elevata energia per unità di massa, alla possibilità di essere prodotto da fonti rinnovabili e alla totale assenza di emissioni di CO? durante l'utilizzo.
Nel trasporto su strada, i veicoli a celle a combustibile uniscono l'efficienza dei veicoli elettrici all'autonomia dei motori tradizionali.
I recenti progressi nelle celle a combustibile PEMFC e nelle infrastrutture di rifornimento rendono l'idrogeno una valida alternativa all'elettrificazione diretta, soprattutto per veicoli pesanti e a lunga percorrenza, dove peso e tempi di ricarica delle batterie restano critici.
Anche nel settore aeronautico, dove l'obiettivo è l'eliminazione progressiva dei motori alimentati da combustibili fossili in tutti i tipi di aeromobili entro il 2050, l'idrogeno sta emergendo come una delle alternative più promettenti per la decarbonizzazione del volo.
Benché siano stati proposti sistemi di propulsione elettrica a batteria per piccoli velivoli senza pilota (UAV) e per aeromobili leggeri a corto raggio, l'attuale densità energetica delle batterie non è sufficiente a garantire l'autonomia di volo desiderata in applicazioni a medio e lungo raggio.
Tra le varie tipologie di celle a combustibile, le celle con membrana a scambio protonico (PEMFC) sono le più utilizzate nel settore dei trasporti grazie alla loro migliore efficienza e potenza specifica.
Per potenze inferiori a 6 kW si utilizzano celle PEMFC con catodo aperto e raffreddamento ad aria.
Per potenze superiori, si ricorre generalmente a PEMFC raffreddate a liquido, come nei progetti ENFICA-FC [1] e Sigma-4 [2].
Tuttavia, alcuni studi hanno indagato la possibilità di estendere il campo operativo delle celle a combustibile raffreddate ad aria fino a 10 kW, come dimostrato nei progetti Antares [3] e H2fly [4].
Il raffreddamento ad aria offre vantaggi quali una minore complessità del sistema e un numero ridotto di componenti.
A differenza dei motori termici ad idrogeno - che producono ossidi di azoto - le PEMFC sono dispositivi silenziosi, privi di vibrazioni e a zero emissioni.
Tuttavia, le celle a combustibile devono essere integrate con batterie in configurazioni ibride-elettriche, al fine di combinare
i vantaggi di entrambe le tecnologie e, in particolare, risolvere il problema della lenta risposta della cella a combustibile a variazioni di carico.
Inoltre, le loro prestazioni sono fortemente influenzate dalle condizioni ambientali, aspetto cruciale nell'applicazione alla propulsione aerea.
Il laboratorio S-MoVe dell'Università del Salento affronta le problematiche tecnologiche legate all'impiego delle celle a combustibile come sistemi energetici completi, studiandone il comportamento in condizioni di carico variabile e condizioni ambiente tipiche delle applicazioni aeronautiche.
Dal punto di vista didattico, oltre a corsi, seminari e tesi di laurea, il laboratorio supporta il team studentesco UNISALENTO HYDRO PROJECT nella realizzazione di una automobile ad idrogeno in scala 1:10 per la partecipazione alla competizione internazionale H2GP. Infine, propone laboratori didattici e percorsi di alternanza scuola-lavoro sul tema della mobilità sostenibile ad idrogeno.
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Fonte: La Termotecnica dicembre 2025
Settori: Combustibili, Efficienza energetica industriale, GAS, Idrogeno, Mobilità Sostenibile, Rinnovabili, Termotecnica industriale, Trasporti
Mercati: Trasporti e Automotive
Parole chiave: Celle a combustibile, Idrogeno, Idrogeno per la mobilità, Mobilità sostenibile, Termotecnica
