Honda ha firmato un contratto di ricerca e sviluppo con la Japan Aerospace Exploration Agency (Jaxa) per un sistema di energia circolare e rinnovabile che, attraverso l’idrogeno, alimenterà i mezzi di ricognizione e, allo stesso tempo, sarà in grado di produrre energia ed ossigeno per i moduli abitativi che saranno impiegati sulla superficie lunare per la missione Artemis alla quale anche l’agenzia spaziale nipponica partecipa insieme alla Nasa.
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Prototipo entro l’anno fiscale
L’accordo segue quelli del 2020 e del 2021 che riguardano lo stesso argomento e vincola il più grande costruttore di motori al mondo – dal piccolo gruppo elettrogeno e il tosaerba fino alla power unit campione del mondo di Formula 1 e ai jet passando per le moto e le automobili stradali – a presentare un primo prototipo funzionante (breadboard model) entro la fine dell’anno fiscale 2023 che in Giappone si chiude il 31 marzo 2024.
Leggerezza e densità energetica
Il sistema proposto da Honda sfrutta la tecnologia delle fuel cell o celle a combustibile ad alto differenziale di pressione che, a differenza di altri sistemi analoghi, fanno a meno del compressore riducendo la massa che è già uno dei punti di forza di questa soluzione. Rispetto infatti alle batterie per utilizzo aerospaziale, le celle a combustibile hanno una densità energia gravimetrica (rapporto tra energia e massa) di 480 Wh/kg rispetto ai 200 Wh/kg degli accumulatori chimici e questo rappresenta un grande vantaggio per la logistica delle missioni spaziali.
Elettrolizzatore con pila a combustibile
Il sistema combina l’elettrolizzatore, che scinde l’acqua in ossigeno e idrogeno, e la fuel cell che – al contrario – ricombina l’idrogeno con l’ossigeno per produrre energia avendo come unico prodotto di nuovo acqua. In questo modo, l’idrogeno funge da accumulatore e da vettore energetico stoccabile più facilmente che sulla Terra viste le bassissime temperature presenti sul suolo lunare.
Serbatoio di energia
L’idrogeno si adatta alla Luna anche perché nelle zone in cui l’irradiazione solare è ridotta al minimo, si alternano cicli di 14 giorni consecutivi e altrettante notti. Nel primo caso, l’energia solare è utilizzata per alimentare i moduli abitativi e l’elettrolisi dell’acqua. Con l’idrogeno e l’ossigeno ricavati, in assenza di irraggiamento solare, attraverso le celle a combustibile può essere prodotta l’energia necessaria per la base e per rifornire i veicoli.
Un ritorno con le ruote
La tecnologie delle celle a combustibile non è certo nuova per lo spazio e non deriva certo dal mondo automotive. Fu infatti inizialmente sviluppata proprio per utilizzi spaziali nelle missioni Gemini e Apollo per poi essere impiegato per la prima volta su un veicolo terrestre dalla General Motors sullo Chevrolet Electrovan nel 1966. Le aziende automotive tuttavia sono quelle che hanno sviluppato al meglio la tecnologia delle fuel cell riducendo di decine di volte costi e densità di energia e potenza. E dunque saranno presumibilmente loro a fornire questa tecnologia per le missioni spaziali del futuro.
Idrogeno per lo spazio e la transizione
La produzione di idrogeno riveste poi un’importanza fondamentale poiché parliamo dell’elemento chimico più presente in natura, del combustibile naturale delle stelle e, come tale, è largamente utilizzato anche per i sistemi di propulsione spaziali. Disporre dunque di sistemi di produzione dell’idrogeno altamente efficienti non riguarda solo i cicli energetici rinnovabili, ma anche altri capitoli fondamentali dell’industria spaziale e aerea. Ci si attende inoltre che questa attività di sperimentazione porti benefici alle applicazioni terrestri, ritenute strategiche per l’abbattimento delle emissioni di CO2.
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