Un gruppo di ricercatori del Fraunhofer sta lavorando come parte di un consorzio internazionale per sviluppare celle a combustibile a base di ammoniaca. Quando utilizzata come carburante su navi con motori elettrici, assicura sostenibilità e sicurezza d'utilizzo
La prima nave con fuel cell ad ammoniaca salperà nel 2023
(Rinnovabili.it) – L’idrogeno (H2) è uno dei cavalli di battaglia su cui sta investendo la nuova mobilità sostenibile. Ma quando si parla di zero emissioni e trasporti, l’H2 non è l’unico vettore appetibile. Lo sa bene il Fraunhofer Institute for Microengineering and Microsystems IMM di Mainz, oggi a lavoro su un’altra promettente possibilità. Nell’ambito del progetto ShipFC, l’istituto tedesco sta collaborando con 13 partner per sviluppare la prima “fuel cell ad ammoniaca” (o più precisamente alimentata ad ammoniaca) per il trasporto marittimo.
Questo settore contribuisce in modo determinante alle emissioni di gas a effetto serra. Si ritiene che sia attualmente responsabile di circa il 2,6% delle emissioni globali di CO2. Per ridurne il peso ecologico, il progetto ShipFC intende dimostrare la validità di una nuova tecnologia di propulsione priva di emissioni e al tempo stesso sicura, affidabile e facile da utilizzare anche su navi di grandi dimensioni e su lunghe tratte. Il progetto è coordinato da NCE Maritime Cleantech dalla Norvegia e i ricercatori di Fraunhofer sono responsabili dello sviluppo del convertitore catalitico dell’innovativo sistema.
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L’ammoniaca o (NH3), spiega l’istituto in una nota stampa, è nota principalmente per il suo utilizzo come fertilizzante nel settore agricolo. Tuttavia, può anche funzionare come vettore energetico di alta qualità. “L’ammoniaca presenta vantaggi significativi rispetto all’idrogeno”, afferma il Prof. Gunther Kolb, direttore della divisione energia e vicedirettore dell’istituto all’IMM. “L’idrogeno deve essere immagazzinato a -253 gradi Celsius come liquido o a pressioni di circa 700 bar come gas. L’ammoniaca liquida può essere conservata, invece, a una temperatura ragionevole di -33 gradi Celsius a pressione standard e +20 gradi Celsius a 9 bar. Ciò rende lo stoccaggio e il trasporto di questo vettore energetico notevolmente più facile e diretto”.
Il processo per produrre elettricità dall’ammoniaca non è ovviamente diretto. Innanzitutto, l’NH3 viene immessa in un cracker (reattore) e suddivisa in azoto (N2) e idrogeno. Una piccola quantità di ammoniaca invece non viene convertita e rimane nel flusso di gas. Azoto e idrogeno vengono immessi nella cella a combustibile, introducendo aria e consentendo così all’H2 di bruciare e formare acqua. Questo processo produce energia elettrica.
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Tuttavia, l’idrogeno non è completamente convertito nella cella a combustibile. Circa il 12% del vettore e dell’ammoniaca residua lasciano la cella a combustibile ed entrano nel convertitore catalitico sviluppato da Fraunhofer IMM. Qui è introdotta altra aria e il residuo viene a contatto con un foglio di metallo ondulato rivestito con uno strato in polvere di particelle catalitiche che contengono platino. Quest’ultimo innesca una reazione chimica per produrre acqua e azoto. Il team dell’IMM sta anche sviluppando un reattore che funziona passivamente.
Un piccolo prototipo iniziale sarà pronto entro la fine del 2021, per essere seguito da un prototipo di dimensioni reali entro la fine del 2022. Nella seconda metà del 2023, la prima nave con una fuel cell ad ammoniaca prenderà il largo: la Viking Energy, battello della compagnia norvegese Eidesvik. Successivamente, altri tipi di imbarcazioni, come le navi da carico, saranno equipaggiate con celle a combustibile alimentate ad NH3.
