Elettrolisi dell'acqua PEM (membrana a scambio protonico).la tecnologia per la produzione di idrogeno offre numerosi vantaggi, tra cui un’elevata densità di corrente operativa, l’adattabilità alle fluttuazioni dell’energia rinnovabile e una struttura compatta. Queste caratteristiche lo rendono adatto all’industrializzazione su larga scala. Tuttavia, per il successo di uno sviluppo su larga scala, è fondamentale non solo affrontare le principali sfide tecniche, ma anche considerare gli aspetti economici.
Il "Piano a medio e lungo termine per lo sviluppo dell'industria dell'energia dall'idrogeno (2021-2035)" nel mio Paese sottolinea la necessità di migliorare l'efficienza di conversione della produzione di idrogeno da fonti energetiche rinnovabili e di aumentare la produzione di idrogeno per unità. Inoltre, sono essenziali i progressi nelle tecnologie fondamentali legate alle infrastrutture energetiche dell’idrogeno.
Il "14° piano quinquennale" del Ministero della Scienza e della Tecnologia, il piano chiave nazionale di ricerca e sviluppo per la "tecnologia energetica dell'idrogeno" (2022), comprende diversi argomenti relativi alla produzione di idrogeno mediante elettrolisi dell'acqua PEM. Questi argomenti comprendono la tecnologia dell’elettrolizzatore a membrana a scambio protonico su scala megawatt, l’elettrolizzatore a idrogeno ad alta pressione per l’elettrolisi dell’acqua e la ricerca e sviluppo di tecnologie di sistema chiave per la produzione di idrogeno attraverso l’elettrolisi dell’acqua con membrana a scambio protonico.
L'elettrolizzatore, un componente chiave del sistema di produzione dell'idrogeno per elettrolisi dell'acqua PEM, ha un impatto significativo sulle prestazioni complessive. Gli attuali sforzi di sviluppo del prodotto si concentrano principalmente sulla scala e sui costi di produzione dell’idrogeno.
Attualmente, solo pochi produttori nazionali possiedono la capacità di produrre apparecchiature per l’elettrolisi PEM e ancora meno possono sviluppare sistemi di produzione di idrogeno PEM su larga scala. Di conseguenza, diversi progetti di produzione di idrogeno per elettrolisi dell’acqua PEM su larga scala preferiscono apparecchiature di società straniere.
In particolare, alcune imprese nazionali e istituti di ricerca hanno raggiunto lo sviluppo di sistemi di produzione di idrogeno PEM con una scala di produzione di idrogeno di 200 Nm3/h.
Tuttavia, il settore domestico della produzione di idrogeno d’acqua mediante elettrolisi PEM rimane nelle prime fasi di commercializzazione. Rispetto al metodo prevalente di produzione di idrogeno in acqua alcalina, la sfida principale che deve affrontare la produzione di idrogeno PEM è il suo costo.
Un leader del settore ha affermato: "L'intera catena di fornitura deve lavorare insieme per ridurre i costi in futuro. Per essere competitivi, il costo della produzione di idrogeno acquatico mediante elettrolisi PEM deve essere ridotto a 1,5-2 volte quello dell'idrogeno acquatico alcalino produzione da idrogeno verde."
Attualmente, la localizzazione della filiera di produzione dell’idrogeno per l’elettrolisi dell’acqua è insufficiente. I componenti principali come piastre bipolari, catalizzatori, membrane a scambio protonico e strati di diffusione del gas pongono sfide a causa dei vincoli di costo. Sebbene molti progetti domestici sull’idrogeno verde adottino la tecnologia di produzione dell’idrogeno mediante elettrolisi PEM, il numero di progetti che seguono questa strada rimane limitato.
All’interno dell’intera filiera di produzione dell’idrogeno per l’elettrolisi dell’acqua PEM, la membrana a scambio protonico rappresenta l’ostacolo più significativo.
Secondo il rappresentante del settore, a differenza delle celle a combustibile, le membrane protoniche utilizzate prevalentemente per la produzione di idrogeno basata sull'elettrolisi dell'acqua sono membrane omogenee da 115 e 117, con uno spessore di 150-200 micron. Questo spessore è relativamente più alto (8-10 micron) rispetto alle membrane protoniche delle celle a combustibile, con conseguente tasso di rigonfiamento e potenziale deformazione più elevati durante il rivestimento. Pertanto, è necessaria una progettazione specializzata per l'apparecchiatura di rivestimento della membrana elettrolitica dell'acqua e gli elettrodi della membrana delle celle a combustibile non possono essere utilizzati direttamente per questo scopo.
Feltro in fibra di titaniodaTopTiTech
