Una vettura alimentata a idrogeno è un’auto elettrica, alimentata però non da comuni battere agli ioni di litio ma da pile di combustibile (fuel cell) cioè da dispositivi elettrochimici che permettono di ottenere elettricità dalla combinazione dell’idrogeno con l’ossigeno. Questa reazione per ottenere elettricità dalla combinazione di idrogeno e ossigeno avviene senza alcun tipo di processo di combustione - ossidazione dell'idrogeno senza passare dalla combustione diretta - ma si basa sull’idea di spezzare le molecole dell’idrogeno (legame debole) in ioni positivi ed elettroni (ioni negativi); questi ultimi, passando da un circuito esterno, forniscono una corrente elettrica proporzionale alla velocità della reazione chimica, utilizzabile per qualsiasi scopo. Tale reazione avviene all'interno di una pila a combustibile (fuel cell) e produce due prodotti di scarto: l’acqua, che può essere rilasciata in natura in quanto perfettamente compatibile con l’ambiente e per nulla alterata, eliminando completamente le emissioni di CO2 e i problemi climatico-ambientali a esse associate, e il calore che, tramite un apposito sistema di raffreddamento, viene asportato e prelevato per essere poi usato per esempio per riscaldare l'auto.

Nei motori ad idrogeno (FCEV = Fuel Cell Electric Vehicle) quindi non si fa altro che sfruttare questa energia elettrica come carburante per produrre energia meccanica così da muovere la vettura. Il passaggio da energia elettrica a meccanica avviene, come detto in precedenza, facendo reagire l’idrogeno (presente in forma gassosa ad alta pressione nelle bombole) con l’ossigeno (prelevato dalle prese d'aria della vettura) all’interno di una pila a combustibile (fuel cell). Una trasformazione che non produce emissioni e che già ora garantisce percorrenze chilometriche accettabili. Ma scendiamo ancor più nel dettaglio. Definito quale sia il carburante che aziona questa tipologia di auto e come questo venga prodotto, non si può non parlare delle bombole all'interno delle quali l'idrogeno viene stipato in forma gassosa e in condizioni criogeniche (altissima pressione circa 700 bar) che costringono quindi la realizzazione di queste bombole in materiali compositi. Chiamati COPV (composite overwrapped pressure vessel), sono caratterizzati da una struttura in fibra di carbonio sulla quale viene poi realizzato esternamente uno strato in fibra di vetro per proteggere il recipiente in caso di incidente. L’intero serbatoio è poi rivestito con del materiale polimerico per sigillarlo al meglio.

Una volta alimentate le vetture FCEV funzionano esattamente come un comune veicolo elettrico con il motore elettrico che aziona direttamente le ruote motrici. Non manca nemmeno anche una batteria ad alta tensione che immagazzina l’energia prodotta dal motore in frenata, come fanno le ibride e le elettriche convenzionali, e restituisce un boost in fase di accelerazione nel caso in cui sia necessaria più potenza. Ne sfruttano a pieno tutti i vantaggi come la spinta istantanea, l’erogazione lineare e l’assenza di strappi, ma non soffrono, invece, degli aspetti negativi che affliggono le classiche vetture elettriche come la scarsa autonomia chilometrica e la lentezza nella ricarica del pacco batterie. I più recenti impianti di rifornimento, se da un lato sono davvero poco diffusi sul territorio soprattutto nazionale, dall’altro garantiscono tempistiche di rifornimento non poi così diverse da quelle delle comuni vetture alimentate con combustibili fossili. Nello stesso tempo, grazie ai moderni serbatoi criogenici, sono in grado di garantire percorrenze chilometriche che si aggirano intorno ai 600 km, un autonomia di tutto rispetto.

Vantano, inoltre, gli stessi vantaggi che si hanno durante l’utilizzo delle elettriche cioè di avere libero accesso alle ZTL e all’area C di Milano, di non pagare i posteggi blu e di avere un’esenzione di almeno cinque anni sul bollo auto, esenzione che, una volta scaduto, si attesta intorno a una cifra pari al 75% in meno rispetto a quello dovuto per la vetture benzina e diesel di pari potenza. Il rovescio della medaglia è certamente il prezzo d’acquisto molto molto elevato, maggiore anche delle moderne vetture elettriche, e la bassissima diffusione dei distributori di rifornimento per l’idrogeno. Basti pensare, infatti, che in Italia per ora l’unico impianto in grado di produrre e stoccare idrogeno è quello presente di Bolzano, realizzato grazie al progetto H2 Alto Adige. Una situazione aggravata in primis dalla difficoltà di stoccaggio dell’idrogeno a pressioni particolarmente elevate o in condizioni praticamente criogeniche e in secondo luogo dagli elevati costi realizzativi per questa tipologia di impianti di distribuzione. Vista, infatti, la sua scarsa densità energetica su base volumetrica, l’idrogeno deve per forza tanto nei distributori quanto nei serbatoi delle auto essere stoccato con pressioni particolarmente elevate o con un trattamento di tipo criogenico. Questa elevata pressione rema purtroppo controcorrente rispetto alla sicurezza e apre interrogativi sulla sua reale sostenibilità, dato che comprimere l’idrogeno comporta un dispendio d’energia. Non mancano poi di certo, come sempre più spesso accade, i problemi legislativi che soprattutto in Italia non fanno altro che rallentare la realizzazione e la messa in funzione di nuovi punti di rifornimento.

C’è poi da considerare un ultimo aspetto: la questione di come l’idrogeno sulla Terra non sia disponibile in forma naturale e non possa quindi essere considerato una fonte rinnovabile. Viene, infatti, classificato come un vettore energetico e la sua produzione e utilizzo in genere non sono vantaggiosi né dal punto di vista dell’efficienza energetica né da quello delle emissioni di CO2. A meno che per ricavare l’idrogeno vengano utilizzate fonti rinnovabili discontinue (come l’energia solare o quella eolica) nei periodi in cui ve ne sia un surplus rispetto alla domanda, che verrebbe quindi sprecato. Per ottenerlo si sfrutta la gassificazione del carbone e il trattamento chimico degli idrocarburi, ma entrambe le pratiche rilasciano in atmosfera molta anidride carbonica, o il steam reforming del gas naturale, unendo metano e vapore acqueo per ottenere monossido di carbonio e idrogeno, oppure sfruttando o le alghe in appositi bireattori oppure adottando l’elettrolisi dell’acqua, due pratiche molto ecocompatibili. Durante l’elettrolisi si fa passare una corrente a basso voltaggio all’interno dell’acqua per creare ossigeno e idrogeno in forma gassosa. Purtroppo però l’energia sprecata per questa procedura ha un valore maggiore di quella ricavata dall’idrogeno prodotto, facendo decretare la trasformazione a saldo energetico negativo e quindi non sostenibile. Per fortuna attualmente vengono utilizzate soluzioni acquose di alcoli rinnovabili come etanolo, glicerolo e altri estratti dalle biomasse che richiedono un minore quantitativo di energia per creare ossigeno e idrogeno in forma gassosa, energia che viene sempre più spesso ricavata da fonti rinnovabili come eolico e solare. In questo modo il computo finale torna positivo e rende l’idrogeno una fonte in un certo senso rinnovabile.