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SINTEF – Un nuovo progetto sta rendendo il processo di produzione dell’idrogeno più conveniente e sostenibile riducendo l’uso di materie prime critiche.

Un nuovo progetto sta rendendo il processo di produzione dell’idrogeno più conveniente e sostenibile riducendo l’uso di materie prime critiche.

L’idrogeno verde è un’alternativa promettente ai combustibili fossili, consentendo la decarbonizzazione di settori industriali cruciali. Può essere convertito in elettricità da utilizzare nel settore dei trasporti, come materia prima per la produzione di metalli o può essere bruciato per produrre calore da utilizzare nella produzione del cemento.

Tuttavia, una delle sfide nella produzione di idrogeno verde è che i materiali necessari nel processo sono costosi e difficili da trovare. Molte di esse sono state designate come materie prime critiche (CRM) o hanno impatti ambientali negativi. Inoltre, i grandi costi di investimento e di elettricità portano a costi di produzione proibitivi.

Un nuovo progetto finanziato attraverso il Clean Energy Transition Partnership cercherà di risolvere questo problema sviluppando e dimostrando una nuova tecnologia per la produzione efficiente di idrogeno verde.

– Le innovazioni contribuiranno direttamente a un maggiore utilizzo delle tecnologie dell’idrogeno verde, aiuteranno l’Europa a raggiungere i suoi obiettivi di riduzione delle emissioni e miglioreranno le competenze europee nell’idrogeno verde, afferma Patrick Fortin, ricercatore presso SINTEF.

L'idrogeno verde viene prodotto utilizzando una tecnica chiamata elettrolisi dell'acqua. In questo processo, l’elettricità rinnovabile viene utilizzata per dividere le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno. Esistono due tipi principali di elettrolisi in uso: alcalina e PEM (membrana a scambio protonico).

La tecnologia alcalina è operativa in Norvegia da quasi 100 anni (Fonte: nelidrogen.com), mentre Hystar, società spin-off di SINTEF, è un esempio di azienda norvegese destinata a produrre elettrolizzatori PEM.

Attualmente “l’elettrolisi dell’acqua con membrana a scambio protonico (PEMWE)” è la via più promettente verso la produzione di idrogeno verde. Rispetto all'elettrolisi alcalina tradizionale, gli elettrolizzatori PEM hanno prestazioni più elevate e possono rispondere a rapidi cambiamenti nell'alimentazione, rendendoli ideali per l'accoppiamento con fonti di energia rinnovabile.

Tuttavia, il principale difetto di PEMWE è che necessita di materiali rari e costosi per superare il duro ambiente operativo producendo al contempo gas di alta qualità in modo sicuro.

Patrizio Fortino, disse:

Gli odierni sistemi PEMWE commerciali si basano tutti su materiali che comportano un costo elevato dell'elettrolizzatore e sono stati identificati come materie prime critiche o materiali con problemi di sostenibilità/ambientali.

Questi materiali sono catalizzatori di metalli nobili e rivestimenti protettivi, piastre bipolari a base di titanio e membrane a base di acido solfonico perfluorurato (PFSA), spiega Patrick Fortin.

Negli elettrolizzatori del progetto, la materia prima fondamentale, il titanio, viene sostituita con l'acciaio inossidabile, e il carico di iridio viene ridotto del 50%. Inoltre, la sostituzione delle membrane fluorurate migliorerà la sostenibilità, fornendo una produzione di idrogeno più rispettosa dell’ambiente, a un costo notevolmente ridotto.

«L’obiettivo principale del progetto è sviluppare e dimostrare uno stack di elettrolizzatori con membrana a scambio protonico (PEM) con prestazioni migliorate, costi ridotti e maggiore sostenibilità rispetto agli attuali sistemi di elettrolizzatori PEM», afferma Fortin.

Le innovazioni saranno inizialmente testate su scala di laboratorio prima di essere implementate con l'aiuto dei partner industriali del progetto.

Rendere l’idrogeno verde ancora più verde, 13 agosto 2023