Ci vorranno fino a 10 anni prima che le celle di elettrolisi Ni-GDC siano scalate
“Se riuscissimo a inserire le celle di elettrolisi in ceramica nella tecnologia power-to-x in un numero sufficiente di siti in tutto il mondo, la loro efficienza potrebbe far risparmiare il 25% di tutta l’elettricità necessaria per produrre la stessa quantità di combustibile verde e risparmiare fino a circa il 20% del prezzo dell’idrogeno”. Con queste parole Henrik Lund Frandsen, professore del Dipartimento di Conversione e Stoccaggio dell’Energia Elettrochimica presso l’Università Tecnica della Danimarca (DTU) descrive l’innovazione messa a punto dal ricercatore Morten Phan Klitkou e colleghi.
Nei laboratori dell’ateneo danese le tecnologie di elettrolisi sono da tempo al centro di una fitta attività di ricerca e collaborazione industriale. Un’attività che, lo scorso anno, ha portato l’azienda Topsoe ad avviare la costruzione della prima fabbrica su larga scala al mondo per la produzione di celle di elettrolisi ad alta temperatura, mettendo a frutto i progressi realizzati assieme al DTU Energy.
Celle di elettrolisi Ni-GDC, l’evoluzione delle SOEC?
Oggi l’università rilancia con un’altra ricerca molto promettente. Gli scienziati hanno fabbricato e testato, infatti, un nuovo tipo di celle di elettrolisi a ossido solido (SOEC) con catodo in Ni-GDC, ossia a base di nichel e ceria drogata con gadolinio.
Generalmente le celle SOEC possiedono come materiale del catodo (chiamato anche Fuel Electrode) zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ) e drogata con nichel, il catalizzatore. Ma ad alte densità di corrente questo composto va incontro all’ossidazione del nichel, che provoca la degradazione dell’attività catalitica. Gli elettrodi in Ni-GDC mostrano decisamente una maggiore stabilità. I test, eseguiti a correnti diverse per 1.000 ore, hanno evidenziato che può resistere senza praticamente (quasi) alcun danno. Un leggero degrado si è registrato solo in caso di assorbimento di corrente molto elevato.
“Gli esperimenti hanno dimostrato che il meccanismo di degradazione primaria delle celle di elettrolisi ceramiche convenzionali potrebbe essere evitato poiché il nichel nell’elettrodo rimane stabile anche in caso di elevato assorbimento di corrente. L’attuale tecnologia non sarebbe mai stata in grado di tollerarlo”, scrive Peter Aagaard Brixen sul sito dell’università.
Non tutto ovviamente è perfetto. I ricercatori hanno scoperto che vi sono ancora alcuni nodi tecnici da sciogliere dal momento che le nuove celle di elettrolisi Ni-GDC causano problemi a livello dell’elettrolita. Nonostante ciò ritengono i risultati parecchio promettenti per i futuri processi di power-to-x (PtX) in cui la produzione di idrogeno verde è il passo necessario per ottenere prodotti come l’ammoniaca, molecole preziose per il settore chimico, nuovi carburanti e addirittura cibo.