Nuovi passi in avanti nella produzione di idrogeno per un’energia pulita conveniente
L’UE si impegna per ridurre la dipendenza dai carburanti fossili, per contenere le emissioni di gas serra e per aumentare allo stesso tempo la sicurezza energetica. L’uso delle FER richiede un perfezionamento delle tecnologie e una gestione più efficiente dei carichi variabili. La produzione di idrogeno dall’elettrolisi dell’acqua è un modo promettente per compensare le fluttuazioni nelle FER. Anche se l’elettrolisi dell’acqua alcalina è ben consolidata, è necessario perfezionare gli elettrolizzatori. Nell’ambito di RESELYSER (Hydrogen from RES: Pressurised alkaline electrolyser with high efficiency and wide operating range), i ricercatori hanno sviluppato elettrolizzatori per l’acqua alcalina ad alta pressione, elevata efficienza e basso costo che possono essere integrati con le FER usando concetti avanzati della membrana, elettrodi efficienti e nuove progettazioni della cella. La cella con elettrolizzatore alcalino da 300 cm2 appena sviluppata funziona con elevate pressioni operative e può essere integrata con le FER. Ottimizzata per il funzionamento intermittente, essa dimostra un’efficienza stabile ed elevata persino in cicli di accensione e spegnimento durante il funzionamento a lungo termine con le FER. Questo dovrebbe facilitare la penetrazione sul mercato in un’ampia gamma di applicazioni. I ricercatori sono riusciti a dimostrare una nuova membrana di separazione, ovvero la membrana composita a tre livelli “e-bypass” con circolazione interna degli elettroliti. Tra i due livelli di separazione adiacenti è presente un canale di bypass. Questo canale accoglie un nuovo flusso di soluzione elettrolitica per migliorare il funzionamento con carico più basso a pressioni più elevate in una gamma più ampia di temperature di funzionamento. Progettazioni innovative della cella hanno migliorato il trasferimento di massa e hanno ridotto le impurità del gas a pressioni elevate e bassa potenza di funzionamento. Il separatore e-bypass rende possibile l’elettrolisi con carichi molto bassi (densità della corrente ben al di sotto di 0,2 A/cm2) e con pressioni da alte a molto alte (ben al di sopra dei 30 bar). In queste condizioni l’elettrolisi classica produce dei gas gravemente contaminati. Tuttavia, il terzo scomparto e il flusso dell’elettrolita dall’interno del e-bypass risolvono questo problema. Si è scoperto che l’impurità del gas con il funzionamento a 30 bar era approssimativamente la stessa di quella del funzionamento a 10 bar in uno stack convenzionale. Gli elettrodi avanzati dell’elettrolizzatore sono stati prodotti rivestendo dei normali elettrodi di nickel con uno strato attivo, senza fare ricorso a metalli nobili costosi. Oltre a un costo inferiore, rispetto alla versione tradizionale, essi permettono anche una riduzione del 50 % nelle perdite degli elettrodi. Gli sviluppi di RESELYSER hanno facilitato l’associazione degli elettrolizzatori con le fonti energetiche intermittenti. Gli elettrolizzatori possono stabilizzare il contributo delle rinnovabili variabili, fornendo servizi di stoccaggio dell’energia e generando anche allo stesso tempo combustibile per il trasporto a favore della futura economia basata sull’idrogeno.
Parole chiave
Produzione idrogeno, energia pulita, elettrolisi, fonti energia rinnovabile, RESELYSER
