Produzione di idrogeno verde, senza usare risorse scarse
Il progetto HYScale(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, sta ridefinendo la produzione di idrogeno verde. Ha sviluppato con successo materiali ad alte prestazioni che riducono la dipendenza dalle materie prime critiche (CRM) e dai prodotti chimici sintetici chiamati sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS). L’idrogeno verde è una fonte energetica sostenibile e versatile che può svolgere un ruolo cruciale nella decarbonizzazione dei settori europei ad alta intensità energetica. Tuttavia, è necessario superare ostacoli quali il costo, la durata, l’efficienza e la scarsità di risorse prima che possa essere adottato su larga scala. HYScale ha raccolto questa sfida. Come descrive un articolo(si apre in una nuova finestra) pubblicato sul sito web del progetto: «HYScale è il... miglioramento di materiali innovativi ad alte prestazioni che riducono la dipendenza da risorse scarse, senza compromettere le prestazioni o l’efficienza». Il progetto ha sostituito le CRM e le PFAS tradizionalmente utilizzate negli elettrolizzatori a membrana a scambio anionico (AEM), una tecnologia impiegata nella produzione di idrogeno. Sta infatti proponendo un’alternativa più economica e rispettosa dell’ambiente: il primo prototipo di elettrolizzatore AEM a singolo stack da 100 kW. I test hanno dimostrato che i nuovi materiali sviluppati da HYScale possono essere scalati senza compromettere le prestazioni. «Le applicazioni su larga scala stanno ora fornendo risultati che si allineano a quelli ottenuti nei test di laboratorio su piccola scala a singola cellula, una pietra miliare cruciale sulla strada verso l’implementazione nel mondo reale», riporta l’articolo. Questo porta il progetto «a un passo dall’integrazione dello stack in un sistema di elettrolizzatori completamente funzionale». HYScale punta a una spesa di capitale di 400 euro/kW e sta facendo passi avanti verso la validazione industriale.
Arrivare a questo punto
Per passare a un sistema completo di elettrolizzatore, il team di HYScale ha dovuto prima ottimizzare i singoli componenti della cella. Hanno iniziato a perfezionare i catalizzatori, le membrane e gli strati di trasporto porosi nelle celle di piccole dimensioni per garantire l’efficienza, la durata e il funzionamento a lungo termine di ciascun componente. Il partner del progetto, il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), ha studiato l’influenza del substrato utilizzato per l’elettrodo. Hanno anche analizzato il tipo di strato di trasporto poroso, progettato e prodotto dal partner belga del progetto Bekaert. Il coordinatore del progetto CENmat ha fornito substrati rivestiti di catalizzatore utilizzando catalizzatori ad alte prestazioni privi di CRM. Il CNR e il partner tedesco DLR hanno eseguito test approfonditi per valutare le prestazioni e la stabilità dei componenti. Per raggiungere gli obiettivi di scalabilità, il team del progetto ha sviluppato anche una cella a grande superficie. Il progetto incorpora soluzioni specializzate per i telai, le guarnizioni e gli strati di trasporto ed è stato ottimizzato per ridurre al minimo le fasi di lavorazione. È stato inoltre adottato un design privo di campi di flusso. Il ricercatore del CNR Nicola Briguglio spiega: «La decisione... è stata dettata dalla necessità di semplificare l’architettura dello short stack AEM e di ridurre la complessità di produzione. Inoltre, l’eliminazione del campo di flusso riduce lo spessore complessivo dello stack e facilita un design più compatto e leggero, a vantaggio dell’integrazione e della scalabilità del sistema». I test sono in corso come parte della fase di short-stack. HYScale (HYSCALE - ECONOMIC GREEN HYDROGEN PRODUCTION AT SCALE VIA A NOVEL, CRITICAL RAW MATERIAL FREE, HIGHLY EFFICIENT AND LOW-CAPEX ADVANCED ALKALINE MEMBRANE WATER ELECTROLYSIS TECHNOLOGY) sta lavorando per integrare lo stack in un sistema di elettrolizzatori completamente funzionale, gettando le basi per sistemi di elettrolizzatori più efficienti che avvicinino l’Europa ai suoi obiettivi climatici. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto HYScale(si apre in una nuova finestra)
