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Novel materials and system designs for low cost, efficient and durable PEM electrolysers

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Una produzione di idrogeno economica ed efficiente

L’elettrolisi rappresenta una nuova e importante tecnologia per la produzione di idrogeno come vettore energetico. Un progetto finanziato dall’UE ha sviluppato nuovi materiali per elettrolizzatori ad alta efficienza e convenienti.

Energia

L’elettrolisi basata su membrane polimeriche elettrolita (PEM) ha dimostrato il suo potenziale per la produzione di idrogeno e ossigeno in maniera pulita e sicura. Nonostante i suoi molti vantaggi rispetto all’elettrolisi alcalina, gli elevati costi di investimento hanno impedito l’utilizzo diffuso della tecnologia nella produzione dell’idrogeno. L’impiego di materiali costosi, l’utilizzo intensivo di risorse, la durabilità limitata dei principali componenti PEM e la complessità delle progettazioni degli stack sono le cause principali dei costi elevati. Otto partner europei hanno unito le loro forze nel progetto NOVEL (Novel materials and system designs for low cost, efficient and durable PEM electrolysers), finanziato dall’UE, sviluppando elettrolizzatori ad alte prestazioni con un’efficienza del 75 % nella produzione di idrogeno. Basandosi sul successo di un progetto predecessore, NOVEL ha sviluppato e dimostrato nuovi materiali e una competitiva tecnologia PEM con minori costi per membrana, elettrodo e piastra bipolare, e ha inoltre incrementato le prestazioni dell’assemblato membrana elettrodo (MEA). I nuovi materiali garantiscono anche una durata più lunga dei componenti più importanti della PEM, oltre che un funzionamento efficiente in termini di costi dell’elettrolizzatore a pressioni elevate. I ricercatori hanno lavorato a lungo sull’identificazione e sul miglioramento della comprensione dei più importanti meccanismi di degradazione che colpiscono le PEM. Sono state effettuate prove di degradazione di singole celle per studiare l’impatto di temperatura e densità della corrente. I risultati hanno mostrato che la degradazione della membrana avviene soprattutto sul lato del catodo. Essi hanno anche sviluppato nuovi materiali per la membrana ed elettrocatalizzatori che dovrebbero essere inclusi nella produzione di MEA su larga scala. Il team del progetto ha inoltre prodotto nuovi rivestimenti con un costo inferiore per piastre bipolari e collettori di corrente per sostituire il titanio o materiali con metalli nobili che sono costosi. L’utilizzo di nuovi materiali contrasta la formazione di un’elevata resistenza di contatto e incrementa la resistenza alla corrosione. Una corretta selezione dei materiali per la membrana è decisiva per prestazioni, durata e costo delle MEA. Le membrane a scambio protonico basate su polimeri che sono stati sintetizzati mediante graffaggio indotto da radiazioni offrono un’opzione competitiva in termini di costo rispetto alle membrane perfluorurate all’avanguardia.

Parole chiave

Produzione di idrogeno, membrana polimerica elettrolita, NOVEL, elettrolizzatori PEM, assemblato membrana elettrodo

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