Produzione di idrogeno a basso costo grazie a una nuova tecnologia a membrana
L’idrogeno verde, la cui produzione avviene mediante elettrolisi dell’acqua basata su energie rinnovabili, dispone del potenziale per alimentare i nostri veicoli, immagazzinare energia e trasformare gli inquinanti processi industriali attualmente utilizzati. L’elettrolisi dell’acqua prevede l’utilizzo dell’elettricità per scindere l’acqua in molecole di ossigeno e idrogeno. «L’idrogeno elettrolitico prodotto a partire da acqua e fonti energetiche rinnovabili è davvero ecologico», spiega Antonino Aricò, coordinatore del progetto ANIONE e ricercatore presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche a Messina. «La ragione di ciò è semplice: non produce carbonio. Per garantire un’ampia diffusione sul mercato di queste tecnologie, tuttavia, è necessaria una drastica riduzione dei costi operativi e di capitale.»
Membrane idrocarburiche ad alta conducibilità
Il progetto ANIONE si è prefisso di risolvere questo problema sviluppando un mezzo altamente efficiente per produrre idrogeno. «Il nostro obiettivo era quello di contribuire alla creazione di un’infrastruttura decentralizzata per la produzione di idrogeno, puntando al raggiungimento delle zero emissioni nette di CO2 nell’UE entro il 2050», spiega Aricò. A tal fine, i ricercatori di ANIONE si sono concentrati sullo sviluppo di una tecnologia all’avanguardia chiamata elettrolisi dell’acqua con membrana a scambio anionico (AEM, anion exchange membrane), scommettendo sulla possibilità che tale innovazione faciliti la produzione di idrogeno a basso costo a partire da fonti rinnovabili su larga scala. «Nell’ambito di questo progetto abbiamo sviluppato membrane AEM idrocarburiche ad elevata conducibilità e stabilità», osserva Aricò. «Queste membrane sono state prodotte congiuntamente ad elettrocatalizzatori e assemblaggi di membrane ed elettrodi, tutti realizzati partendo da materie prime non critiche.» I materiali sono stati innanzitutto esaminati e valutati in termini di prestazioni e stabilità, nonché di durata in condizioni operative dinamiche. «Abbiamo anche effettuato un’analisi volta all’individuazione dei vantaggi economici associati», aggiunge Aricò. È stato quindi elaborato un piano di sfruttamento inteso a identificare le modalità attraverso cui immettere sul mercato le innovazioni del progetto. Nel consorzio di ANIONE erano presenti diversi tipi di soggetti, quali produttori di elettrolizzatori, nonché fornitori di membrane, catalizzatori e AEM.
Convalidare la tecnologia delle membrane a scambio anionico
Il progetto ha convalidato con successo questa nuova tecnologia in un elettrolizzatore AEM da 2 kW, nell’ambito di alcune sperimentazioni che hanno contribuito a dimostrare l’efficacia dell’innovazione e il suo basso consumo energetico. Tutto ciò è stato ottenuto attraverso l’utilizzo di materiali e componenti relativamente economici e ampiamente disponibili. «Siamo riusciti a dimostrare prestazioni e stabilità più elevate rispetto a quelle offerte dalle tecniche attualmente più avanzate», afferma Aricò. «I prossimi passi prevedono lo sviluppo di un elettrolizzatore AEM di grandi dimensioni, che verrà realizzato mediante la tecnologia sviluppata nel nostro progetto». Il fattore di scalabilità di questa progettazione è pari a 100, il che mette in evidenza le ambizioni del team di ANIONE. Altri piani per il futuro includono la costruzione e la dimostrazione di un elettrolizzatore AEM completamente integrato con la rete al fine di testare e convalidare la tecnologia dal punto di vista del cliente. «Tutte queste fasi richiederanno ulteriori attività di ricerca e sviluppo incentrate sul miglioramento delle prestazioni e sulla riduzione dei costi», afferma Aricò. «Più avanti, l’ingresso nel mercato e lo sviluppo commerciale vedranno la necessità di incentivi governativi, sostegno e sensibilizzazione.»
Nuovi posti di lavoro nella produzione di idrogeno verde
ANIONE ha svolto un ruolo significativo in relazione agli obiettivi di convalidare la tecnologia AEM e di avvicinare l’energia verde ed economicamente vantaggiosa ricavata dall’idrogeno alla traduzione in realtà. Il progetto ha dimostrato che è possibile reperire componenti non appartenenti alle materie prime critiche stabili ed economici per gli elettrolizzatori d’acqua AEM e che questa tecnologia può essere operata in modo altamente efficiente. «ANIONE ha contribuito a compiere progressi in diversi importanti ambiti, quali la produzione di idrogeno rinnovabile, il risparmio di energia e la sicurezza energetica in Europa», osserva Aricò, che conclude: «L’elettrolisi a basso costo dispone inoltre del potenziale per creare nuovi posti di lavoro nella produzione distribuita di idrogeno.»
Parole chiave
ANIONE, idrogeno, energia, elettrolitico, rinnovabile, idrocarburo, elettricità, membrana a scambio anionico
