L’elettrolisi è un’opzione promettente per la produzione di idrogeno da risorse rinnovabili
L’idrogeno può essere prodotto da un gran numero di fonti energetiche primarie e da vari processi tecnici.
L’elettrolisi è un’opzione promettente per la produzione di idrogeno da risorse rinnovabili. L’elettrolisi è il processo di utilizzo dell’elettricità per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno. Questa reazione avviene in un’unità chiamata elettrolizzatore. Le dimensioni degli elettrolizzatori possono variare da apparecchiature di piccole dimensioni, adatte per la produzione di idrogeno distribuito su piccola scala, a impianti di produzione centrale su larga scala che potrebbero essere collegati direttamente a forme di energia rinnovabile o non emittenti di gas serra.
Produzione di elettricità.
La produzione di idrogeno tramite elettrolisi può offrire opportunità di sinergia con la generazione di energia variabile, caratteristica di alcune tecnologie di energia rinnovabile. Ad esempio, sebbene il costo dell’energia eolica abbia continuato a diminuire, la variabilità intrinseca del vento è un ostacolo all’uso efficace dell’energia eolica. Il combustibile idrogeno e la generazione di energia elettrica potrebbero essere integrati in un parco eolico, consentendo flessibilità per spostare la produzione per abbinare al meglio la disponibilità delle risorse con le esigenze operative del sistema e i fattori di mercato. Inoltre, in tempi di produzione di elettricità in eccesso dai parchi eolici, invece di ridurre l’elettricità come si fa comunemente, è possibile utilizzare questa elettricità in eccesso per produrre idrogeno attraverso l’elettrolisi.
Processi
L’elettrolisi scompone una materia prima, in questo caso l’acqua, in idrogeno e ossigeno mediante elettricità. L’elettrolizzatore è costituito da una sorgente CC e da due elettrodi rivestiti di metallo nobile, separati da un elettrolita.
Gli elettrolizzatori sono costituiti da singole celle e unità di sistema centrale (bilanciamento dell’impianto). Combinando celle elettrolitiche e stack, la produzione di idrogeno può essere adattata alle esigenze individuali.
Gli elettrolizzatori si differenziano per i materiali elettrolitici e la temperatura alla quale vengono azionati:
- elettrolisi a bassa temperatura (LTE), incluso
- elettrolisi alcalina (AE),
- elettrolisi della membrana a scambio protonico (PEM)
- elettrolisi della membrana a scambio anionico (AEM) (nota anche come PEM alcalina),
- l’elettrolisi ad alta temperatura (HTE).
Quest’ultimo gruppo include in particolare l’elettrolisi degli ossidi solidi (SOE), ma questa è ancora in una fase avanzata di ricerca e sviluppo ed i prodotti non sono ancora disponibili in commercio. Una volta raggiunta la maturità di mercato, i suoi vantaggi dovrebbero includere una maggiore efficienza di conversione e la possibilità di produrre un gas di sintesi direttamente dal vapore e dalla CO2, da utilizzare in varie applicazioni come i combustibili liquidi sintetici.
L’efficienza dell’elettrolisi è determinata dalla quantità di elettricità utilizzata per produrre una quantità di idrogeno. A seconda del metodo utilizzato, l’efficienza dell’elettrolizzatore dell’acqua è attualmente compresa tra il 60 e l’80% (in base al potere calorifico).
Sebbene gli elettroliti siano già operativi, la ricerca continua per migliorarli ulteriormente. Le priorità di ricerca per quanto riguarda gli elettrolizzatori attualmente includono l’aumento dell’efficienza del sistema elettrolizzatore nel suo complesso, insieme alla sua vita operativa, densità di potenza e dimensioni dello stack, la riduzione dei costi (in particolare i costi dei materiali), l’introduzione di sistemi pressurizzati per evitare la necessità di successiva compressione di l’H2 prodotto, e non ultimo lo sviluppo di sistemi flessibili adattati all’alimentazione intermittente e fluttuante.
Per approfondire l’argomento:
STAZIONI DI SERVIZIO ad IDROGENO
APPLICAZIONI IN AVIAZIONE CIVILE
APPLICAZIONI MARITTIME DELL’IDROGENO
PRODUZIONE D’IDROGENO CON RINNOVABILI
Vedi anche @Hydrogen Europe
