Energia: produrre idrogeno in sicurezza sfruttando la CO2

Cresce l’interesse della ricerca energetica verso le cosiddette ‘tecnologie elettrolitiche di alta temperatura’, che si rivelano sempre di più uno strumento chiave per la produzione e lo sfruttamento dell’idrogeno sia come vettore energetico che per la conversione e l’accumulo di energia rinnovabile. Attualmente la produzione di idrogeno - in spazi confinati e in condizioni di alte temperature – presuppone rischio di incendi ed esplosioni.

Ma questo è ancora un aspetto poco approfondito dalla ricerca sui cosiddetti elettrolizzatori ad ossidi solidi, la tecnologia attualmente più diffusa per la produzione di idrogeno ad alta temperatura. Un elemento aggiuntivo di pericolosità è legato al fatto che questi sistemi utilizzano schemi complessi di circolazione dei gas - ricircolo di idrogeno compreso - per incrementare l’efficienza del processo produttivo e  prevenire la corrosione dei materiali all’interno del reattore stesso. Il brevetto dell'ENEA propone una soluzione innovativa: riduce drasticamente il rischio di fiamme ed esplosioni - anche in caso di perdite di idrogeno/ossigeno e anomalie di impianto - ed evita lo ‘step’ critico del ricircolo di idrogeno. Vediamo come. Il processo messo a punto dall’Agenzia opera a temperature di 500-550°C (inferiori rispetto ai 700 e il 900°C delle tecnologie in uso), è alimentato da energia solare a concentrazione ed è in grado di produrre contemporaneamente idrogeno e una miscela di ossigeno e anidride carbonica priva di azoto.

La sicurezza operativa deriva dall’uso di CO₂, che viene prodotta nel processo stesso. Questo gas è in grado di soffocare ed estinguere ogni tipo di fiamma - nelle concentrazioni presenti nel processo - ma anche di ridurre drasticamente il rischio di infiammabilità dell’idrogeno. Inoltre, l’anidride carbonica è facilmente separabile dall’idrogeno e dall’ossigeno e, novità assoluta del brevetto ENEA, viene fatta ricircolare nell’impianto di elettrolisi al posto dell’idrogeno - come invece succede negli elettrolizzatori tradizionali ad ossidi solidi – con un impatto positivo su sicurezza operativa e costi. La sicurezza e la semplificazione ottenute grazie al brevetto ENEA potrebbero favorire l’evoluzione tecnologica della produzione di idrogeno ad alta temperatura verso impianti di grossa taglia. Questo, in particolare, per le grandi aziende che consumano molto idrogeno per le loro attività produttive, come le raffinerie di petrolio, le industrie di chimica organica di sintesi e dei fertilizzanti.

Inventori:

Stefano Frangini (stefano.frangini@enea.it), Pietro Tarquini (pietro.tarquini@enea.it) e Claudio Felici (claudio.felici@enea.it). Il brevetto, depositato il 29-05-2015 con il numero 102015000019528 e inserito nella banca dati brevetti ENEA il 22-06-2015, è disponibile per il licesing.