Idrogeno verde, l’elettrolisi con membrana a scambio anionico batte le PEM

Un gruppo di ricercatori coreani ha migliorato la tecnologia di produzione tramite membrana a scambio anionico aumentandone la durata e ottenendo prestazioni superiori a quelle delle celle PEM

idrogeno verde
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Una terza via commerciale per la produzione di idrogeno verde a basse temperature

(Rinnovabili.it) – Più durevole e più efficiente. Ma soprattutto più economica della sua controparte commerciale. È la nuova elettrolisi con membrana a scambio anionico creata da un gruppo di ricercatori in Corea del Sud. Una soluzione che potrebbe far compiere un salto di qualità alla produzione di idrogeno verde e alla tecnologia delle celle a combustibile.

Allo stato attuale esistono diverse tecniche elettriche per la generazione del vettore. Nel campo delle “basse temperature” la più matura è elettrolisi alcalina: impiega diaframmi di separazione e una soluzione alcalina, richiede una pressione atmosferica o leggermente superiore ed è adatta ad applicazioni stazionarie continue.

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Negli ultimi anni è stata affiancata dall’elettrolisi con membrana a scambio protonico (PEM), basata su una membrana polimerica che funge da elettrolita. Rispetto all’alcalina offre tempi di risposta dinamici rapidi, la capacità di operare in condizioni di carico parziale e sovraccarico ed elevate efficienze. E soprattutto possiede un funzionamento reversibile, ossia potrebbe restituire elettricità alla rete se necessario. Caratteristiche tali da renderla perfetta per l’integrazione diretta con le fonti rinnovabili. Il problema principale? Utilizza costosi catalizzatori costituiti da metalli nobili.

L’elettrolisi com membrana a scambio anonico

Una terza via è costituita dall’elettrolisi con membrane a scambio anionico che funziona in maniera simile a quella con membrane a scambio protonico, ma senza materiali preziosi. Per un costo complessivo 3.000 volte più basso rispetto agli elettrolizzatori PEM. Tuttavia, la tecnologia non è ancora arrivata sul mercato a causa di basse prestazioni e di una durata inferiore alle 100 ore.

É esattamente a questo livello che si inserisce il lavoro condotto dal Korea Institute of Science and Technology (KIST), il Center for Hydrogen and Fuel Cell Research e il Dipartimento di Ingegneria Energetica dell’Università di Hanyang. Gli scienziati hanno sviluppato materiali a scambio anionico a base di poli(fluorenil-co-aril piperidinio) con elevata conduttività ionica e durata in condizioni alcaline aumentando la superficie specifica all’interno della struttura.

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Il risultato? La membrana sviluppata ha funzionato in maniera continua per oltre 1.000 ore raggiungendo un nuovo record di prestazioni per le celle di 7,68 A/cm 2 . Si tratta di un valore di sei volte superiore a quello dei materiali a scambio anionico esistenti e circa 1,2 volte quello della tecnologia PEM. Il Dott. So Young Lee del KIST ha affermato che “la nuova tecnologia ad alta efficienza che va oltre i limiti dell’elettrolisi attuale. Si prevede che questa tecnologia getterà le basi per l’introduzione di elettrolizzatori di prossima generazione che consentiranno una significativa riduzione dei costi legati alla produzione di idrogeno verde”. I risultati della ricerca su Energy & Environmental Science (testo in inglese).

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