L’idrogeno è un componente fondamentale per la produzione di acciaio, cemento ed ammoniaca (concimi chimici). Nel prossimo futuro l’idrogeno dovrebbe trovare ulteriori vaste applicazioni come vettore di energia, soprattutto per l’alimentazione di mezzi di trasporto pesanti.

Attualmente l’idrogeno che consumiamo in Europa è quasi tutto “grigio” ovvero viene prodotto partendo dal gas naturale. Questo processo genera forti emissioni di anidride carbonica che sono incompatibili con il suo successivo utilizzo come vettore energetico “carbon-free“.

L’alternativa è quella di produrre l’idrogeno tramite elettrolisi dell’acqua alimentando gli impianti con energie sostenibili (o quantomeno carbon-free come – ad esempio – l’energia nucleare). Benché il primo elettrolizzatore risalga a circa 2 secoli fa, la tecnologia utilizzata da tali dispositivi è ancora suscettibile di significativi miglioramenti.

Attualmente l’idrogeno “verde” non è economicamente vantaggioso rispetto a quello “grigio” e ciò è dovuto principalmente al costo elevato che si deve sostenere per l’acquisto degli impianti di elettrolisi.

Un articolo apparso lo scorso anno fa il punto della situazione per i 2 principali tipi di impianto che sono disponibili commercialmente. Il quadro che emerge è che è possibile ipotizzare da qui al 2030 una sostanziale riduzione (al netto dell’inflazione) dei costi di produzione, anche se – come per tutte le previsioni economiche – ci sono ampi margini di incertezza.

Un approccio alternativo potrebbe essere basato sullo sviluppo di una nuova generazione di elettrolizzatori che ribaltino alcuni dei paradigmi consolidati del settore e utilizzino nuovi approcci strutturali.

In particolare, vi segnalo un articolo pubblicato recentemente da un gruppo di ricerca israeliano che propone di costruire un nuovo tipo di elettrolizzatore che – a differenza di quanto avviene negli impianti tradizionali – è caratterizzato dal fatto che il rilascio di idrogeno e di ossigeno (prodotti della dissociazione dell’acqua) avviene in tempi diversi ed in recipienti separati.

Questo nuovo approccio dovrebbe consentire di ottenere idrogeno ad elevata purezza senza dover ricorrere all’uso di speciali membrane. Il trucco consiste nell’aggiungere all’acqua da dissociare una certa quantità di bromuro di sodio. Gli ioni bromo (Br^–) presenti in soluzione raggiungono l’anodo e – dopo una serie di trasformazioni chimiche – danno luogo alla formazione di ioni bromato (BrO₃^–). Mentre l’idrogeno viene liberato dal catodo in forma gassosa come avviene negli elettrolizzatori tradizionali, l’ossigeno prodotto dalla dissociazione dell’acqua viene fissato dallo ione bromato.

La soluzione contenente lo ione bromato viene pompata in una seconda camera dove – grazie alla presenza di un catalizzatore dedicato – lo ione bromato libera l’ossigeno ripristinando gli ioni Br^–.

Lo schema di funzionamento del dispositivo è mostrato nella figura seguente:

Questo nuovo tipo di elettrolizzatore – dimostrato per il momento solo in linea di principio – promette di fornire idrogeno puro con alta efficienza pur avendo un costo di costruzione e di gestione inferiore rispetto ai dispositivi tradizionali. Vedremo se le prove su scala industriale confermeranno le previsioni degli Autori.

In conclusione, dopo 2 secoli di storia, gli impianti di elettrolisi si trovano di fronte ad una nuova stagione che potrebbe introdurre grandi cambiamenti. Se le promesse saranno mantenute si riuscirà finalmente a produrre idrogeno “verde” a costi vantaggiosi ribaltando quanto è accaduto fino ad oggi: l’idrogeno ottenuto partendo dai combustibili fossili finirà finalmente tra i prodotti meno convenienti non solo dal punto di vista climatico, ma anche da quello economico.