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Elettrolisi idrogeno
Elettrolisi industriale idrogeno PEM e AEM Made in Italy, utilizzo dell'idrogeno a "metro zero"
Saro Capozzoli - H2 Energy
Sommario
H2E produce e commercializza sistemi di elettrolisi industriale. Fornisce soluzioni chiavi in mano di sistemi per l'utilizzo dell'idrogeno nella rete del gas naturale, ma anche come vettore energetico nello stoccaggio dell'energia.
Il Team, con oltre 20 anni di esperienza nel settore, è in grado di fornire sistemi PEM e AWE certificati CE, nonché AEM, con soluzioni innovative. Come H2E siamo attivi nella ricerca e sviluppo sviluppando sistemi di elettrolisi industriale ad alta temperatura e pressione.
Tecnologie
Gli elettrolizzatori ad acqua pressurizzata H2E sono progettati per la generazione efficiente di idrogeno e ossigeno pressurizzati, senza l'ausilio di compressioni meccaniche, quindi con la massima efficienza energetica. Questo si basa su due componenti principali: l'unità di processo e l'unità di potenza. L'unità di processo contiene tutte le apparecchiature, il sistema di monitoraggio e controllo, basato su un controllore logico programmabile (PLC), è integrato con l'unità di potenza.
AWE: Alkaline Water Electrolysis
Alkaline water Electrolysis (AWE) è la tecnologia di elettrolisi industriale dell'acqua più matura e durevole, la quale è stata ampiamente utilizzata per decenni. AWE utilizza come elettrocatalizzatori metalli non appartenenti al Gruppo del platino (non PGM), come ad esempio il nichel. A causa delle grandi perdite di Ohmic subite attraverso il liquido dell'elettrolita e il diaframma, le prestazioni di AWE sono normalmente a bassa densità di corrente e richiede un ingombrante stack design a scale di MW. Lo stack AWE opera ad alta concentazione di KOH
PEM: Proton Exchange Membrane Electrolysis
L'elettrolisi dell'acqua PEM ha grandi vantaggi come il design compatto, l'alta densità di corrente, l'alta efficienza, la risposta rapida, l'ingombro ridotto, funziona a temperature più basse e produce idrogeno e ossigeno ultrapure, come sottoprodotto. Gli elettrocatalizzatori all'avanguardia per l'elettrolisi PEM sono ad alta attività di metalli nobili come Pt/Pd and IrO2/RuO2 il quale lo rende più costoso rispetto all'alkaline water electrolysis.
AEM: elettrolisi dell'acqua con membrana a scambio anionico
AEM è una tecnologia estremamente versatile e promettente per ridurre il costo del capitale dei sistemi di elettrolisi industriale. AEM può combinare e migliorare i vantaggi dei sistemi alcalini e PEM. La tecnologia AEM non implementa metalli nobili, nuove applicazioni e licenze per produrre idrogeni blu e verdi a costi inferiori.
Rispetto ai sistemi PEM, gli AEM funzionano con un elettrolita liquido diluito invece che con acqua deionizzata pura, fornendo resistenza contro le impurità, design flessibile degli elettrodi e un vantaggio nei sistemi di grandi dimensioni.
Possono funzionare a densità di corrente e pressioni differenziali elevate utilizzando un bassissimo grado di PGM (materiali del gruppo del platino) nello stack.
I sistemi AEM posseggono un BOP semplificato che li rende più competitivi, è la naturale evoluzione dei sistemi attuali AWE e PEM.
AEM: la nuova frontiera dell'elettrolisi industriale competitiva
Sviluppo dello Stack AEM:
- 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.
AWE: Alkaline Water Electrolysis
Alkaline water Electrolysis (AWE) è la tecnologia di elettrolisi industriale dell'acqua più matura e durevole, la quale è stata ampiamente utilizzata per decenni. AWE utilizza come elettrocatalizzatori metalli non appartenenti al Gruppo del platino (non PGM), come ad esempio il nichel. A causa delle grandi perdite di Ohmic subite attraverso il liquido dell'elettrolita e il diaframma, le prestazioni di AWE sono normalmente a bassa densità di corrente e richiede un ingombrante stack design a scale di MW. Lo stack AWE opera ad alta concentazione di KOH
PEM: Proton Exchange Membrane Electrolysis
L'elettrolisi dell'acqua PEM ha grandi vantaggi come il design compatto, l'alta densità di corrente, l'alta efficienza, la risposta rapida, l'ingombro ridotto, funziona a temperature più basse e produce idrogeno e ossigeno ultrapure, come sottoprodotto. Gli elettrocatalizzatori all'avanguardia per l'elettrolisi PEM sono ad alta attività di metalli nobili come Pt/Pd and IrO2/RuO2 il quale lo rende più costoso rispetto all'alkaline water electrolysis.
AEM: elettrolisi dell'acqua con membrana a scambio anionico
AEM è una tecnologia estremamente versatile e promettente per ridurre il costo del capitale dei sistemi di elettrolisi industriale. AEM può combinare e migliorare i vantaggi dei sistemi alcalini e PEM. La tecnologia AEM non implementa metalli nobili, nuove applicazioni e licenze per produrre idrogeni blu e verdi a costi inferiori.
Rispetto ai sistemi PEM, gli AEM funzionano con un elettrolita liquido diluito invece che con acqua deionizzata pura, fornendo resistenza contro le impurità, design flessibile degli elettrodi e un vantaggio nei sistemi di grandi dimensioni.
Possono funzionare a densità di corrente e pressioni differenziali elevate utilizzando un bassissimo grado di PGM (materiali del gruppo del platino) nello stack.
I sistemi AEM posseggono un BOP semplificato che li rende più competitivi, è la naturale evoluzione dei sistemi attuali AWE e PEM.
AEM: la nuova frontiera dell'elettrolisi industriale competitiva
Sviluppo dello Stack AEM:
- 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.
Video
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
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 40 Nm3/h per Tonnellata di acciaio.
Conclusioni
H2E collabora con un produttore di caldaie industriale 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: mcT Petrolchimico Milano novembre 2021 Petrolchimico e transizione energetica: dai combustibili fossili all’idrogeno
Mercati: Chimica, Petrolchimica, Plastica
Parole chiave: Elettrolizzatori, Idrogeno
