La ricerca scientifica investe molto sull’idrogeno verde e come si produce, riducendo le emissioni inquinanti.
Sulla Terra, non essendo presente come molecola bi-atomica, l’Idrogeno deve essere ottenuto utilizzando una fonte energetica primaria.
L’elettrolisi, con buoni livelli di efficienza, è il processo elettro-chimico che consente di ottenere l’Idrogeno bi-atomico dalla molecola dell’acqua.
L’energia elettrica, definita come una fonte energetica secondaria e ottenuta dalla conversione di una fonte energetica primaria, è indispensabile per alimentare il processo elettro-chimico.
In base alla scelta della fonte energetica primaria da convertire in energia elettrica, l’impatto ambientale ed il costo di produzione dell’Idrogeno varia notevolmente.
Attraverso gli elettrolizzatori, con la conversione delle fonti energetiche primarie fossili in energia elettrica, si ottiene idrogeno grigio con elevato impatto ambientale.
Utilizzando le fonti di energia rinnovabili, che permettono di convertire l’energia primaria del sole e del vento in energia elettrica green, è possibile ottenere idrogeno verde con basse emissioni inquinanti.
Ottenuto in forma bi-atomica, l’Idrogeno è considerato un vettore energetico in grado di accumulare notevoli quantità di energia e di rilasciarla al bisogno.
Con emissioni inquinanti nulle, prodotte dalla combustione, l’idrogeno è il vettore energetico ideale per sostenere la transizione energetica.
La fonte energetica primaria, utilizzata per la produzione dell’energia elettrica necessaria per alimentare l’elettrolisi, incide notevolmente sul costo finale del vettore energetico.
L’elettrolisi, alimentata con energia elettrica green, permette di ridurre le emissioni inquinanti ma rende la produzione del vettore energetico dipendente dal costo dei metalli nobili necessari per realizzare gli elettrodi.
Per aumentare l’efficienza del processo elettro-chimico, riducendo il costo di produzione dell’idrogeno, dalla Korea Institute of Scienze and Technology (KIST) e dall’Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) sono state sviluppate nuove strategie per la produzione del vettore energetico.
Idrogeno verde, come si produce con l’elettrolisi AEM
Un team di ricerca, guidato dal dt. Yoo Sung Jong, della Korea Institute of Scienze and Technology (KIST), ha condotto uno studio per migliorare l’efficienza dell’elettrolisi.
Il progetto, pubblicato su Energy e Environmental Science, permette di eliminare i costosi elettrodi, realizzati con metalli nobili, presenti negli elettrolizzatori.
Attraverso l’utilizzo di membrane a scambio anionico, più economiche rispetto agli elettrodi realizzati con metalli nobili, il costo finale di produzione del vettore energetico può essere notevolmente ridotto.
Gli elettrolizzatori con tecnologia AEM (Anion Exchange Membrane), attraverso l’utilizzo di membrane allo stato solido che contengono gruppi ionici positivi e anioni nobili caricati negativamente, consentono la scissione della molecola dell’acqua in ossigeno e idrogeno bi-atomico.
Il modello elettro-chimico AEM, sviluppato dalla Korea Institute of Scienze and Technology, garantisce un elevato livello di efficienza e un notevole risparmio economico.
La membrana allo stato solido, realizzata con un materiale sintetizzato con idrossido di nichel – ferro – cobalto su un supporto di carbonio idrofobo, è in grado di aumentare la velocità del processo elettrolitico, raggiungendo una densità di corrente di 10,29 Ampere su centimetro quadrato.
Con una durata di esercizio stimata delle nuove membrane di cinquecento cinquanta ore, i nuovi elettrolizzatori con tecnologia AEM garantiscono prestazioni e basso impatto ambientale.
Co-produzione, Berlino investe sull’efficienza
La ricerca condotta in Germania, dall’Helmholtz – Zentrum Berlin (HZB) con la collaborazione dell’Università tecnica di Berlino, ha l’obiettivo di ridurre il costo di produzione dell’idrogeno verde mediante l’integrazione dei settori industriali.
Utilizzato per trasformare sostanze chimiche grezze, derivate dalla bio-massa, il vettore energetico è una risorsa fondamentale per l’industria.
In base alle esigenze, attraverso un piano industriale basato sulla co-produzione, in uno stesso impianto possono essere prodotti diversi tipi di sottoprodotti.
Dalla reazione chimica tra il vettore energetico e l’acido itaconico (IA), è stato possibile ottenere, come prodotto di reazione, l’acido metilsuccinico (MSA).
In base alla quantità di acido MSA ottenuta, è stato possibile condurre un’analisi economica.
I dati ottenuti hanno permesso di stabilire che, se l’undici percento dell’idrogeno, attraverso la reazione con l’acido itaconico (IA), viene convertito in acido metilsuccinico (MSA), il costo di produzione del vettore energetico green si assesta a 1,5€/Kg.
Il processo di co-produzione, permette di avere un costo dell’idrogeno verde pari al costo dello stesso vettore energetico prodotto con fonti fossili.
Gianni Truini
