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Dall'elettrolisi all'idrogeno
Elettrolisi made in Italy per l'Europa
Saro Capozzoli - H2 Energy
Sommario
L'elettrolisi è il processo con cui si trasforma energia elettrica in energia chimica. L'elettrolisi dell'acqua è un metodo per produrre idrogeno.
H2E progetta, produce e commercializza sistemi di elettrolisi industriale. Siamo in grado di fornire sistemi Alcalini, PEM nonché gli innovativi AEM di nuova generazione. H2E fornisce soluzioni chiavi in mano di sistemi di elettrolisi per varie applicazioni industriali. Con oltre 20 anni di esperienza nel settore, H2E ha una importante pipeline di progetti di ricerca e sviluppo per ottimizzare di continuo un'elettrolisi sostenibile e competitiva.
TECNOLOGIE DI STACK: Alcalini - PEM - AEM
Elettrolisi Alcalina
E' una tecnologia più matura, ampiamente utilizzata da oltre un secolo. Utilizza come elettrocatalizzatori metalli non appartenenti al Gruppo del platino (non PGM), come ad esempio il nichel, ma a causa della bassa densità di corrente, le dimensioni dell'impianto sono notevoli. Il Sistema opera ad alta concentazione di KOH (30%). Il sistema AWL richiede materiali resistenti alla corrosion nel sistema di gestione degli elettroliti e nelle tubature.
PEM: Proton Exchange Membrane Electrolysis?
- L'elettrolisi PEM ha grandi vantaggi come il design compatto, l'alta densità di corrente, l'alta efficienza, la risposta pronta;
Gli stack sono ad alta attività di metalli nobili come Pt/Pd and IrO2/RuO2 il quale li rendono però più costosi rispetto al sistema alcalino;
- Utilizzano acqua ultra pura a 0.1 µS/cm.
AEM: elettrolisi con membrana a scambio anionico
AEM è il cavallo di battaglia di H2E, combiniamo e miglioriamo i vantaggi dei sistemi alcalini e PEM, riducendo al massimo le problematiche.
Lo stack AEM sviluppato da H2E funziona con un elettrolita liquido diluito, fornendo resistenza contro le impurità, design flessibile degli elettrodi e un vantaggio nei sistemi di grandi dimensioni. Lavora a densità di corrente e pressioni differenziali elevate utilizzando un bassissimo grado di PGM (materiali del gruppo del platino) nello stack. Inoltre, con concentrazioni di KOH diluite, le correnti di shunt sono sostanzialmente ridotte per una maggiore efficienza. Inoltre il Balance of Plant (BOP) è più semplice rispetto le tecnologie alcalina e PEM, con minori problemi di sicurezza e una migliore compatibilità dei materiali per le apparecchiature di supporto.
AEM: la nuova frontiera dell'elettrolisi competitiva
Sviluppo dello Stack AEM 2022:
- Potenza di 250 kW;
- Scalabilità immediata fino ad oltre 1 MW;
- Lo sviluppo futuro: raggiungere una potenza compresa tra 4 e 6 MW.
Il sistema AEM permette la riduzione dei costi di Euro 0,50- 0,70/kg H2 rispetto ai sistemi tradizionali.
Molto stabilità alle alte temperature e con alta conducibilità. A differenza del PEM acido, l'ambiente leggermente alcalino
passiva i metalli non nobili, consentendo l'utilizzo materiali di sistema a basso costo, e non presenta alcuna tossicità,
consentendo un più facile recupero alla EOL.
Il mercato degli elettrolizzatori
Il mercato mondiale degli elettrolizzatori è destinato a crescere in misura considerevole nei prossimi anni, con un'aspettativa di crescita di 600 volte nei prossimi 10 anni. Si prevede un passaggio da 70 MW di capacità del 2020 a 40 GW a fine decennio, in linea con i progetti UE.
Secondo la società di analisi americana Global Market Insights, le dimensioni del mercato di questo tipo di impianti, dai 165 milioni di dollari del 2019 arriverà a superare i 3,5 miliardi di dollari entro il 2026.
H2E punta sui sistemi integrati di elettrolisi PEM e AEM prodotti in ITALIA con tecnologia Italiana.
E' una tecnologia più matura, ampiamente utilizzata da oltre un secolo. Utilizza come elettrocatalizzatori metalli non appartenenti al Gruppo del platino (non PGM), come ad esempio il nichel, ma a causa della bassa densità di corrente, le dimensioni dell'impianto sono notevoli. Il Sistema opera ad alta concentazione di KOH (30%). Il sistema AWL richiede materiali resistenti alla corrosion nel sistema di gestione degli elettroliti e nelle tubature.
PEM: Proton Exchange Membrane Electrolysis?
- L'elettrolisi PEM ha grandi vantaggi come il design compatto, l'alta densità di corrente, l'alta efficienza, la risposta pronta;
Gli stack sono ad alta attività di metalli nobili come Pt/Pd and IrO2/RuO2 il quale li rendono però più costosi rispetto al sistema alcalino;
- Utilizzano acqua ultra pura a 0.1 µS/cm.
AEM: elettrolisi con membrana a scambio anionico
AEM è il cavallo di battaglia di H2E, combiniamo e miglioriamo i vantaggi dei sistemi alcalini e PEM, riducendo al massimo le problematiche.
Lo stack AEM sviluppato da H2E funziona con un elettrolita liquido diluito, fornendo resistenza contro le impurità, design flessibile degli elettrodi e un vantaggio nei sistemi di grandi dimensioni. Lavora a densità di corrente e pressioni differenziali elevate utilizzando un bassissimo grado di PGM (materiali del gruppo del platino) nello stack. Inoltre, con concentrazioni di KOH diluite, le correnti di shunt sono sostanzialmente ridotte per una maggiore efficienza. Inoltre il Balance of Plant (BOP) è più semplice rispetto le tecnologie alcalina e PEM, con minori problemi di sicurezza e una migliore compatibilità dei materiali per le apparecchiature di supporto.
AEM: la nuova frontiera dell'elettrolisi competitiva
Sviluppo dello Stack AEM 2022:
- Potenza di 250 kW;
- Scalabilità immediata fino ad oltre 1 MW;
- Lo sviluppo futuro: raggiungere una potenza compresa tra 4 e 6 MW.
Il sistema AEM permette la riduzione dei costi di Euro 0,50- 0,70/kg H2 rispetto ai sistemi tradizionali.
Molto stabilità alle alte temperature e con alta conducibilità. A differenza del PEM acido, l'ambiente leggermente alcalino
passiva i metalli non nobili, consentendo l'utilizzo materiali di sistema a basso costo, e non presenta alcuna tossicità,
consentendo un più facile recupero alla EOL.
Il mercato degli elettrolizzatori
Il mercato mondiale degli elettrolizzatori è destinato a crescere in misura considerevole nei prossimi anni, con un'aspettativa di crescita di 600 volte nei prossimi 10 anni. Si prevede un passaggio da 70 MW di capacità del 2020 a 40 GW a fine decennio, in linea con i progetti UE.
Secondo la società di analisi americana Global Market Insights, le dimensioni del mercato di questo tipo di impianti, dai 165 milioni di dollari del 2019 arriverà a superare i 3,5 miliardi di dollari entro il 2026.
H2E punta sui sistemi integrati di elettrolisi PEM e AEM prodotti in ITALIA con tecnologia Italiana.
Video
Sistema Ferroviario HYD - RAIL
Una parte integrante del sistema ferroviario FCH (fuel cell e idrogeno) efficiente ed economicamente sostenibile è la tecnologia di rifornimento dell'idrogeno, che deve disporre di una quantità significativa di stoccaggio del carburante per consentire una fornitura costante a tutti i veicoli in qualsiasi momento.
La produzione locale di idrogeno dove serve è la soluzione ai costi importanti di stoccaggio e trasporto.
Industria siderurgica e produzione di vapore
L'industria siderurgica è una delle tre fonti maggiori che rilasciano carbonio.
Nell'industria siderurgica ci sono in genere due impieghi dell'idrogeno e dell'ossigeno:
L'idrogeno può essere impiegato come materiale di iniezione alternativo carbonio, come (Direct Reduced Iron), per migliorare le prestazioni degli altiforni tradizionali.
L'ossigeno viene anch'esso utilizzato nella misura di 25 Nm3/h per Tonnellata di acciaio.
Ibridi industriali metano/idrogeno per la produzione e utilizzo dell'idrogeno a metro 0.
Conclusioni
H2E collabora con un produttore di caldaie industriali per lo sviluppo di soluzioni tecniche e la creazione di sistemi combinati tra bruciatori a metano ed elettrolisi AEM per le generazione di idrogeno.
Si tratterà inizialmente di un blend fino al 50%, e oltre, tra metano e idrogeno, per la produzione di vapore per l'industria alimentare e non solo.
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Fonte: mcTER Idrogeno - Milano settembre 2021 Scenari per l’idrogeno in Italia: Sostenibilità, Stato dell’Arte e Futuro (prossimo)
Settori: Acqua, Chimica, Combustibili, Efficienza energetica industriale, Elettrotecnica, Energia, GAS, Idrogeno, Rete elettrica, Rinnovabili, Riscaldamento, Termotecnica industriale, Tubazioni
Mercati: Aria e Gas, Chimica, Petrolchimica, Plastica
