La tua guida agli elettrolizzatori per la produzione di idrogeno

In quanto vettore energetico del futuro, l'idrogeno svolge un ruolo importante nella lotta al riscaldamento globale. Per avere una scorta affidabile di gas, tutto ciò di cui hai bisogno sono le giuste tecnologie di produzione di idrogeno. Innanzitutto, è fondamentale avere un cosiddetto "elettrolizzatore". È il nome del dispositivo in cui l'acqua viene scissa in idrogeno e ossigeno. 

L'idrogeno può essere immagazzinato in contenitori ad alta pressione. Su richiesta, utilizzando un dispositivo chiamato cella a combustibile, è possibile produrre energia pulita.

Il problema è che l'idrogeno è la più piccola molecola conosciuta, il che significa che occuperebbe troppo spazio per essere immagazzinato. Per questo motivo deve essere prima compresso. 

La "produzione di idrogeno verde" consiste nella scissione delle molecole d'acqua per creare idrogeno e ossigeno puro. Ciò richiede un elettrolizzatore, che di solito è la parte più costosa di un impianto di questo tipo in termini di capitale e spese di funzionamento. Rappresenta circa il 70% dei costi totali di questi tipi di tecnologie per la produzione di idrogeno. 

Ma non tutti gli elettrolizzatori sono uguali. Infatti, esistono quattro tecnologie principali. Se vuoi produrre il tuo idrogeno, devi prima stabilire quale tipo di elettrolizzatore è la soluzione ottimale per la tua attività. 

Tutto dipende da qual è la tua applicazione. L'energia ottenuta dall'idrogeno può essere utilizzata in molti settori diversi, dagli autobus a idrogeno alle centrali elettriche. 
 

Ecco un'analisi dei quattro diversi tipi di elettrolizzatori e cosa li distingue: 

• Elettrolizzatore alcalino: si tratta della tipologia di elettrolizzatori industriali più datati e sono in circolazione da molti anni. In questo caso, gli ioni idrossido vengono trasportati attraverso l'elettrolita (una soluzione alcalina in questo caso) da un catodo a un anodo. In questo modo si produce idrogeno. 
• Membrana elettrolitica polimerica (PEM): in questi elettrolizzatori, viene utilizzato un elettrolita polimerico solido per condurre protoni dall'anodo al catodo. Al tempo stesso, gli elettrodi sono isolati elettricamente. 
• Elettrolizzatore a ossido solido: questi elettrolizzatori utilizzano un materiale ceramico solido come elettrolita e generano idrogeno in modo diverso. Utilizzando temperature elevate, l'elettrolita conduce ioni di ossigeno con carica negativa. 
• Membrana a scambio anionico (AEM): questa tecnologia emergente funziona in modo simile all'elettrolisi alcalina. Tuttavia, a differenza dell'elettrolisi PEM, non richiede l'uso di costosi metalli preziosi. 

Ciascun sistema di elettrolizzatori presenta vantaggi e svantaggi.
 

• Alcalino: questo tipo di elettrolizzatore non richiede metalli rari. È di gran lunga meno costoso dell'opzione PEM. D'altra parte, reagisce lentamente alle fluttuazioni e impiega circa 20 minuti per avviarsi. 
• PEM: questa tecnologia è diventata molto popolare. È più costosa degli elettrolizzatori alcalini, in parte perché sono necessari metalli rari. Tuttavia, è veloce nel rispondere alle fluttuazioni e si avvia immediatamente. 
• Ossido solido: si tratta della tecnologia più efficiente e prossima all'industrializzazione. Tuttavia, per il momento è molto costosa. È ragionevole pensare che i suoi costi si ridurranno con il tempo, una volta che la tecnologia sarà più ampiamente utilizzata.  
• AEM: questa tecnologia, che è una combinazione delle opzioni alcalina e PEM, non è ancora stata industrializzata. È flessibile e non richiede l'uso di metalli rari. Una volta sviluppata ulteriormente, questa tecnologia potrebbe diventare un'alternativa sostenibile all'opzione PEM

Ognuna di queste tecnologie di produzione dell'idrogeno ha un proprio "intervallo ottimale". In questo modo è possibile determinare quali applicazioni possono essere utilizzate in modo ottimale (le figure sottostanti ipotizzano una pressione di scarico compresa tra 5 e 100 bar). 
 

• Alcalina: per questa tecnologia, la pressione di scarico è relativamente bassa, compresa tra 0 e 16 bar e, in rari casi, leggermente superiore. Si tratta di una tecnologia consolidata, ideale per applicazioni da 10-20 MW. 
• PEM: la pressione di scarico di ingresso normale di questa tecnologia è di 30 bar, ma può essere superiore o inferiore di 10 bar. Il suo rapido tempo di risposta la rende un'ottima scelta per gli impianti più piccoli. Sebbene sia più costosa, è anche adatta a una gamma più ampia di applicazioni (da 10 a 40 MW). 
• Ossido solido: questa tecnologia richiede vapore, quindi è un'ottima scelta per tutte le operazioni che generano vapore industriale. La pressione di scarico di ingresso è pari a quella atmosferica. Si tratta di una tecnologia piuttosto recente ed è l'ideale per applicazioni da 5-20 MW.  
• AEM: in termini di applicazioni, è simile all'opzione PEM. La pressione di scarico di ingresso è solitamente di 30 bar, ma può essere inferiore o superiore di 10 bar. Questa tecnologia è ancora in fase di perfezionamento ed è l'ideale per applicazioni da 10-40 MW. 

Atlas Copco ha sviluppato internamente diverse tecnologie per integrare qualsiasi tipo di elettrolizzatore. È inclusa anche una soluzione ibrida che funziona con diversi tipi di elettrolizzatori e applicazioni. 

Se questo ti sembra il tipo di flessibilità che potrebbe fare al caso tuo o se non sei sicuro di quale sia la tecnologia migliore per te, contatta subito uno dei nostri specialisti in generazione di idrogeno. Lavoreranno con te per trovare la soluzione giusta.