I ricercatori fanno un “salto gigante” per produrre idrogeno rinnovabile a prezzi accessibili

Un’azienda australiana ha inventato un elettrolizzatore totalmente nuovo per espandere l’uso dell’idrogeno, che secondo loro rappresenterà la prima vera rivoluzione tecnologica in 200 anni.

La separazione dell’acqua in idrogeno gassoso e ossigeno attraverso la corrente elettrica, nota come “elettrolisi”, è sia il metodo principale alla base dell’energia verde dell’idrogeno, sia costoso e inefficiente.

Tuttavia, per i trasporti a lungo raggio, la produzione di acciaio e altro, l’idrogeno potrebbe essere l’unico input disponibile nell’arsenale dell’energia verde per sostituire i prodotti petroliferi. La società svedese SSAB sta già rendendo l’acciaio un po’ più ecologico utilizzando l’energia a idrogeno per sostituire il carbone come input di carbonio.

L’azienda australiana Hysata ha modificato il design del componente principale per rendere il costo dell’idrogeno puro competitivo rispetto ai combustibili fossili diminuendo il calore e la resistenza generati dalla separazione dell’idrogeno.

“Quello che abbiamo fatto in modo diverso è stato semplicemente ricominciare da capo e pensarci da un livello molto alto”, Gerry Swiegers, Chief Technology Officer di Hysata e professore all’Univ. di Wollongong, New South Wales, ha detto al Guardian. “Tutti gli altri stavano cercando di migliorare i materiali o un design esistente.”

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In un articolo scientifico, pubblicato su Nature, che dimostra il potenziale del loro nuovo elettrolizzatore, delineano innanzitutto il problema con quelli vecchi, vale a dire che anche gli elettrolizzatori d’acqua all’avanguardia richiedono in genere ~ 53 kilowattora di elettricità per produrre 1 kg di idrogeno, che contiene 39,4 kWh di energia: un deficit di ~ 12.

Problemi con le bolle

Università di Wollongong

Prima di poter capire perché esiste quel deficit, viene fornita una breve spiegazione di come funzionano questi dispositivi.

Un elettrolizzatore è costituito da un anodo e un catodo separati da una membrana spugnosa. H2O viene inviato nell’anodo, dove i suoi elettroni vengono spogliati e trasformati in elettricità, alimentando qualunque cosa sia collegata. I suoi protoni caricati positivamente attraversano quindi la membrana nel catodo, dove viene attirato l’ossigeno. Lì, i protoni, riuniti con i loro elettroni dopo la raccolta di elettricità, si combinano con l’ossigeno per formare acqua e calore: le uniche emissioni.

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Il punto in cui Hysata si discosta dalla lunga tradizione è che nella forma circolare del loro elettrolizzatore, la membrana idrofila si trova immersa solo per un po’ in un serbatoio di elettroliti nello stesso punto in cui entra l’acqua. La membrana aspira continuamente l’acqua e l’elettrolita in quantità costanti che consentono l’elettrolisi senza la formazione di bolle di idrogeno gassoso tipiche degli elettrolizzatori che alloggiano l’anodo e il catodo interamente all’interno del serbatoio di idrogeno.

Queste bolle di gas bloccano l’accesso fisico al catalizzatore sull’anodo e sul catodo, riducendo l’efficienza. L’eliminazione del problema delle bolle di gas si traduce in un tasso di efficienza di Hysata del 95%, o 41,5 kWh per chilogrammo di idrogeno.

Tuttavia, gli Hysata non sono solo scienziati e l’economia del loro elettrolizzatore ha un senso. Le membrane sono facili da produrre e il processo può essere automatizzato su larga scala.

L’Agenzia internazionale per l’energia rinnovabile ha fissato l’obiettivo del 2050 per inventare nuovi metodi di elettrolisi che ridurranno il kWh richiesto per chilogrammo prodotto a 42. Hysata è ora l’unica entità sulla Terra ad averlo raggiunto, e se un settore di autotrasporti a lungo raggio lo richiedesse 1 milione di tonnellate di idrogeno all’anno, generando che con la tecnologia di Hysata farebbero risparmiare 3 miliardi di dollari.

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