Elettrolisi dell'acqua alcalina

Esplorare l'elettrolisi dell'acqua alcalina: sbloccare il carburante del futuro

L'elettrolisi dell'acqua alcalina (AWE) è un processo che utilizza un elettrolizzatore per scindere le molecole d'acqua (H2O) in idrogeno gassoso (H2) e ossigeno gassoso (O2) utilizzando l'elettricità.

L'elettrolizzatore è costituito da due elettrodi (uno positivo e uno negativo) immersi in una soluzione elettrolitica, tipicamente una soluzione di idrossido di potassio (KOH), separati da un diaframma o membrana.

In questo processo, quando una corrente elettrica viene fatta passare attraverso l'elettrolita, provoca la riduzione delle molecole d'acqua vicino all'elettrodo negativo, producendo idrogeno gassoso. Contemporaneamente, all'elettrodo positivo, si verifica l'ossidazione degli ioni ossidrile, generando ossigeno gassoso.

L'elettrolisi dell'acqua alcalina è importante nella produzione di idrogeno su scala industriale in quanto offre una tecnologia economica e ben collaudata per la generazione di grandi volumi di idrogeno a basse emissioni di carbonio. L'idrogeno prodotto può essere utilizzato per varie applicazioni, come i veicoli a celle a combustibile, la produzione di energia e i processi industriali.

Attraverso l'uso di fonti di energia rinnovabile come l'eolico, le maree e il solare per l'elettrolisi, la produzione di idrogeno può essere completamente priva di emissioni di carbonio, contribuendo agli sforzi globali per l'azzeramento delle emissioni nette nella lotta al cambiamento climatico e nella transizione verso un futuro energetico sostenibile.

Vantaggi dell'elettrolisi dell'acqua alcalina:

L'elettrolisi dell'acqua alcalina offre diversi vantaggi rispetto ad altre tecnologie di elettrolisi, come la membrana a scambio protonico (PEM) o la cella elettrolizzatore a ossido solido (SOEC), tra cui:

Rapporto costo-efficacia: l'elettrolisi dell'acqua alcalina utilizza catalizzatori più economici rispetto a quelli utilizzati nell'elettrolisi dell'acqua PEM e hanno una vita operativa più lunga. Ciò rende l'elettrolisi alcalina un'opzione più economica per la produzione di idrogeno.

Scalabilità: l'elettrolisi dell'acqua alcalina può essere facilmente scalata fino a capacità di produzione nell'ordine dei megawatt. Ciò significa che l'elettrolisi dell'acqua alcalina può essere utilizzata per la produzione di idrogeno su larga scala, offrendo flessibilità per soddisfare l'aumento della domanda.

Purezza dei gas: l'elettrolisi dell'acqua alcalina produce idrogeno gassoso ad alta purezza, essenziale per varie applicazioni, comprese le celle a combustibile, grazie all'efficace separazione dei gas idrogeno e ossigeno.

Efficienza energetica: l'elettrolisi dell'acqua alcalina ha un'efficienza di conversione dell'energia paragonabile ad altre tecnologie. Ciò significa che una parte sostanziale dell'energia elettrica immessa viene convertita in produzione di idrogeno gassoso.

Rispetto dell'ambiente: l'elettrolisi dell'acqua alcalina può essere alimentata da fonti di energia rinnovabile come l'energia eolica o solare, consentendo la produzione di idrogeno verde. Ciò si traduce in un processo pulito e rispettoso dell'ambiente che ha un contributo minimo alle emissioni di gas serra.

Sicurezza: l'elettrolisi dell'acqua alcalina è una tecnologia ben consolidata che preoccupa poco l'avvelenamento del catalizzatore o i problemi legati al crossover dei gas.

È importante considerare che mentre l'elettrolisi dell'acqua alcalina offre diversi vantaggi, esistono anche altre tecnologie di elettrolisi, come la PEM, che hanno i loro vantaggi e considerazioni specifiche. La scelta della tecnologia di elettrolisi dipende da fattori quali la purezza dell'idrogeno desiderata, il costo, la scalabilità e l'integrazione con fonti di energia rinnovabile.

Applicazioni dell'idrogeno prodotto dall'elettrolisi dell'acqua alcalina:

Materia prima: l'idrogeno è ampiamente utilizzato come materia prima in vari settori e industrie e funge da componente chiave nella produzione di prodotti chimici, nelle raffinerie, nella produzione di acciaio e nella produzione di energia. La produzione di idrogeno attraverso l'elettrolisi dell'acqua alcalina consente a queste industrie di decarbonizzarsi.

Industria chimica: l'idrogeno è una materia prima cruciale, che funge da elemento costitutivo per la sintesi di una varietà di composti chimici e viene utilizzato nella produzione di ammoniaca, metanolo, perossido di idrogeno e vari composti organici.

Raffinerie: l'idrogeno viene utilizzato nelle raffinerie per l'idroprocesso, dove viene combinato con frazioni di petrolio pesante per rimuovere le impurità e migliorare la qualità dei prodotti combustibili.

Produzione di acciaio: l'idrogeno viene impiegato nell'industria siderurgica come materia prima per ridurre il minerale di ferro in ferro metallico in un processo chiamato riduzione diretta. Ciò riduce le emissioni di carbonio associate ai processi di produzione tradizionali.

Produzione di energia: l'idrogeno può essere utilizzato come materia prima per la produzione di energia attraverso l'utilizzo di tecnologie a celle a combustibile, che convertono l'idrogeno in elettricità, utilizzabile come fonte di energia pulita.

Mobilità: l'uso dell'idrogeno nelle applicazioni di mobilità facilita la transizione verso un trasporto a basse emissioni di carbonio e la riduzione delle emissioni di gas serra. Offre il vantaggio di fornire una fonte di energia pulita e sostenibile per un'ampia gamma di veicoli e metodi di trasporto come autobus, camion, taxi, auto personali e persino treni e navi. I veicoli a celle a combustibile a idrogeno consentono un'autonomia maggiore e tempi di rifornimento più rapidi rispetto ai veicoli elettrici a batteria, riducendo in modo cruciale anche il peso.

Combustibile: convertendo l'elettricità rinnovabile in idrogeno attraverso l'elettrolisi alcalina dell'acqua, l'idrogeno come combustibile può essere immagazzinato e trasportato su lunghe distanze, tamponando e bilanciando la natura intermittente delle forniture di elettricità rinnovabile. Questo combustibile può quindi essere utilizzato per la produzione di energia, la produzione di vapore o anche per sostituire il gas naturale nelle applicazioni di riscaldamento domestico.

Scopri di più: Applicazioni INEOS per l'idrogeno