L’idrogeno prodotto mediante elettricità senza emissioni di carbonio può essere usato in un’ampia gamma di applicazioni. Questo vettore sostenibile incanala notevoli quantità di energia in settori difficili da decarbonizzare attraverso l’elettrificazione.
Il progetto europeo MEMBRASENZ rappresenta un’importante pietra miliare sul percorso per rendere possibile questa transizione verso le energie rinnovabili.
L’elettrolisi è un’opzione promettente per la produzione di idrogeno da risorse rinnovabili. Tra differenti tipi di elettroliti, quelli alcalini funzionano mediante il trasporto di ioni idrossidi attraverso l’elettrolita dal catodo all’anodo, con l’idrogeno che viene generato sul lato del catodo. Le membrane di alta qualità sono molto apprezzate, dal momento che possono separare idrogeno puro da una miscela di gas.
“Gli elettroliti possono contenere del materiale di membrana con un’area superficiale estremamente grande pari a circa 1.000 mq. Il fattore chiave del successo di Membrasenz – spiega Jelena Stojadinovic, coordinatrice del progetto – è l’utilizzo di un materiale composito fatto su misura in modo ottimale per soddisfare i rigidi requisiti contraddittori per le membrane nell’elettrolisi alcalina. Per di più, questa nuova membrana avanzata soddisfa i requisiti di purezza e può essere integrata nelle esistenti infrastrutture industriali, energetiche e della mobilità.”
La progettazione di Membrasenz supera i limiti dell’amianto, che è stato ora vietato, e quelli del prodotto sostitutivo standard, ovvero il Zirfon. Anche se quest’ultimo riduce l’impatto negativo su salute e ambiente, presenta alcuni gravi svantaggi, tra cui un’insufficiente stabilità meccanica e termica, livelli più alti di permeabilità all’ossigeno a temperature sopra i 100°C e una conduttività ionica inferiore, che influiscono tutti sulla convenienza della produzione dell’idrogeno.
“La nostra nuova membrana avanzata – chiarisce Stojadinovic – incrementa l’efficienza del processo elettrolitico in virtù di impermeabilità al gas, conduttività ionica e resistenza termica migliorate del materiale composito appena sviluppato. Dopo 600 ore di collaudo in situ a 120°C, le prestazioni del materiale non sono peggiorate e il processo elettrolitico ha mantenuto una tensione stabile”.
Secondo uno studio di mercato condotto dal team di Membrasenz, la produzione annuale di idrogeno si è attestata a oltre 50 milioni di tonnellate, che si traduce in 450 miliardi di euro, ed è destinata ad aumentare di sei volte entro il 2025. L’elettrolisi dell’acqua è una tecnologia fondamentale per la rivoluzione energetica, visto che è l’unico processo di produzione dell’idrogeno a basse emissioni.
“Nei siti dove si produce energia eolica e solare – osserva Stojadinovic – l’elettricità in eccesso non immessa direttamente nella rete elettrica può essere usata per effettuare l’elettrolisi, con l’idrogeno conservato per un successivo riutilizzo. I sistemi collegati alla rete e quelli non collegati di tipo power-to-X aiutano a equilibrare la generazione instabile di energia rinnovabile”.
Le celle a combustibile a idrogeno alimentano già veicoli Toyota, Honda, Hyundai e Mercedes, oltre a flotte di autobus e treni ad alta velocità Alstom in Germania. L’installazione di membrane Membrasenz in elettroliti dell’acqua alcalina in tutto il mondo aumenterà l’adozione dell’elettrolisi per la produzione di idrogeno, aiutando a fornire idrogeno ecologico a molti settori differenti. La membrana Membrasenz promette di incrementare significativamente l’efficienza del processo, di ridurre il consumo di elettricità e di tagliare miliardi dai costi operativi.
