Dai nuovi elettrolizzatori all'integrazione della filiera H2 con la coproduzione di altre sostanze chimiche. Nuovi studi cercano la strada verso il low cost
(Rinnovabili.it) – Produrre l’idrogeno economico da acqua e rinnovabili costituisce il primo obiettivo da raggiungere per rendere l’H2 vettore della transizione energetica. Al momento, infatti, la versione ottenuta grazie all’energia pulita ha in media un costo doppio rispetto all’idrogeno grigio, ossia ottenuto dalle fonti fossili. Il prezzo dipende ovviamente da diversi fattori, in primis il prezzo dell’energia impiegata, ma in linea generale tale gap (mettendo da parte la parentesi della crisi energetica 2022) non dovrebbe essere colmato a breve. Per lo meno con le attuali tecnologie. Ecco perché il comparto continua ad investire nell’innovazione, alla ricerca di una o più chiavi per raggiungere la piena competitività.
Gli ultimi progressi in materia appartengono a due studi differenti, condotti rispettivamente dal Korea Institute of Science and Technology (KIST) e dall’Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) con l’Università Tecnica di Berlino.
Rendere l’idrogeno economico con l’elettrolisi AEM
Gli scienziati del KIST ,guidati dal Dr. Yoo Sung Jong del Centro di ricerca sull’idrogeno e sulle celle a combustibile, hanno lavorato a livello di apparecchio. Per la precisione il gruppo è riuscito a ridurre significativamente il costo della produzione di idrogeno verde implementando un nuovo dispositivo di elettrolisi dell’acqua con membrana a scambio anionico (AEM). Di cosa si tratta? Di una tecnologia di scissione delle molecole d’acqua che impiega una membrana semipermeabile agli ioni idrossido. Il vantaggio principale dell’elettrolisi AEM è che non ha bisogno di catalizzatori a base di costosi metalli nobili. Di contro offre un’efficienza inferiore agli elettrolizzatori PEM e una vita più breve.
L’elemento clou della nuova ricerca è proprio il catalizzatore. Il team ha sintetizzato un materiale a doppio idrossido stratificato di nichel-ferro-cobalto su un supporto di carbonio idrofobo. Questo elemento accelera e facilita la reazione di evoluzione dell’ossigeno. I test prestazionali hanno mostrato che il nuovo supporto catalitico può raggiungere una densità di corrente di 10,29 A/cm2 e una lunga durata (550 ore). La ricerca è stata pubblicata su Energy & Environmental Science.
Idrogeno solare, più economico se aiuta l’industria chimica
Il lavoro condotto in Germania invece punta a rendere l’idrogeno verde economico tramite un approccio di integrazione settoriale. Lo studio ha indagato la possibilità di impiegare parte dell’idrogeno, prodotto direttamente da sole e acqua tramite fotoelettrolisi, per trasformare sostanze chimiche grezze derivate dalla biomassa in altre di alto valore per l’industria. Questo concetto di coproduzione si basa sulla flessibilità: lo stesso impianto può essere utilizzato per produrre sottoprodotti diversi a seconda delle necessità.
Nel dettaglio gli scienziati, guidati da Fatwa Abdi e Reinhard Schomäcker, hanno analizzato come cambia l’equilibrio quando parte dell’idrogeno solare reagisce con acido itaconico (IA) per formare acido metilsuccinico (MSA). Tutto all’interno dello stesso dispositivo. Il gruppo ha stimato che, se solo l’11% dell’idrogeno viene convertito in MSA, il costo del vettore potrebbe scendere a 1,5 euro al chilogrammo, ossia lo stesso costo dell’idrogeno grigio. E questo vale anche per un impianto di fotoelettrolisi con una vita utile di soli 5 anni.
E dal momento che il prezzo di mercato dell’MSA è significativamente più alto di quello dell’idrogeno, maggiore sarà la produzione dell’acido, maggiore sarà la redditività. Il lavoro è pubblicato sulla rivista Nature Communications.
