Innovativa tecnologia della membrana dell’idrogeno

Una start-up tedesca ha sviluppato un’eccezionale membrana in materiale composito. Combinata con catalizzatori non preziosi, essa fornisce una piattaforma economica per l’elettrolisi dell’acqua alcalina, velocizzando e migliorando l’efficienza della produzione dell’idrogeno.

L’idrogeno prodotto mediante elettricità senza emissioni di carbonio può essere usato in un’ampia gamma di applicazioni praticamente in tutti i settori dell’energia: trasporti industriale residenziale e portatile. Questo vettore energetico sostenibile incanala notevoli quantità di corrente in settori che sono difficili da decarbonizzare attraverso l’elettrificazione. Il progetto MEMBRASENZ rappresenta un’importante pietra miliare sul percorso per rendere possibile questa transizione verso le energie rinnovabili.

Incrementare l’efficienza dell’elettrolisi

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 1000 m2. Il fattore chiave del successo di MEMBRASENZ 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”, spiega Jelena Stojadinovic, amministratrice delegata e fondatrice di MEMBRASENZ GmbH, il coordinatore del progetto. Per di più, questa nuova membrana avanzata per una generazione sostenibile dell’idrogeno soddisfa i requisiti di purezza e può essere integrata nelle esistenti infrastrutture industriali, energetiche e della mobilità.

La progettazione della membrana 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 sulla salute e sull’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 gradi Celsius e una conduttività ionica inferiore, che influiscono tutti sulla convenienza della produzione dell’idrogeno. “La nostra nuova membrana avanzata incrementa l’efficienza del processo elettrolitico in virtù di impermeabilità al gas, conduttività ionica e resistenza termica migliorate del materiale composito appena sviluppato”, osserva Stojadinovic.

La membrana dell’idrogeno di MEMBRASENZ è l’unica sul mercato in grado di sopportare temperature superiori a 100 gradi Celsius”, aggiunge Stojadinovic. Dopo 600 ore di collaudo in situ della membrana a 120 gradi Celsius, le prestazioni del materiale non sono peggiorate e il processo elettrolitico ha mantenuto una tensione stabile. A scopo comparativo, la membrana concorrenziale d’avanguardia si degrada a 100 gradi Celsius. L’incremento della temperatura della cella riduce notevolmente la tensione necessaria affinché avvenga l’elettrolisi e porta all’ottimizzazione dell’efficienza del sistema.

Un collegamento fondamentale nella transizione energetica

Si prevede di assistere a un incremento esponenziale nella domanda relativa alla produzione di idrogeno nel corso dei prossimi anni. Secondo lo studio di mercato 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, 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”, osserva Stojadinovic. 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.

www.membrasenz.com

 

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