La rivoluzionaria membrana ceramica rende le celle a combustibile a idrogeno altamente efficienti

L’idrogeno è noto come vettore energetico per le celle a combustibile. Trova inoltre applicazione significativa in vari processi industriali, dalla lavorazione degli alimenti alla produzione di vetro, semiconduttori e fertilizzanti a base di ammoniaca.

Un team di scienziati supportato e guidato da CoorsTek, il principale produttore mondiale di ceramica ingegnerizzata, ha sviluppato una membrana ceramica che genera idrogeno compresso derivato dal gas naturale e dall'elettricità. Questa conversione è un processo in una sola fase e, cosa più interessante, la sua perdita di energia è quasi nulla.

Trattandosi di una tecnologia altamente efficiente che sfrutta gas naturale economico e abbondante, la membrana ceramica consente la produzione di idrogeno che rappresenta l’alternativa più pulita ed economica per l’alimentazione dei veicoli, rispetto all’elettricità e al petrolio.

Secondo il dottor Jose Serra, coautore dello studio, il processo di conversione del gas naturale in idrogeno, altamente efficiente e vicino allo zero, è attribuito alla combinazione di una reazione chimica di assorbimento del calore o endotermica e di una reazione elettrochimica. . Quest'ultima è una reazione che richiede elettricità ed elettrolita affinché la reazione possa procedere.

La membrana ceramica composta da ossido di bario, ossido di zirconio e ossido di ittrio agisce come un elettrolita solido, trasportando ioni idrogeno a temperature elevate comprese tra 400 e 900 gradi Celsius. Sottoponendo la cella ceramica all'elettricità, l'idrogeno non solo viene separato dagli altri gas ma viene anche compresso elettrochimicamente.

Il Dr. Serra cita plausibili applicazioni della tecnologia della membrana ceramica. "Ad esempio, possiamo utilizzare la tecnologia della membrana ceramica per produrre idrogeno dall'acqua. Ciò richiederà più energia elettrica rispetto al reforming del metano, ma se l'elettricità è disponibile da fonti rinnovabili possiamo produrre idrogeno senza emissioni di CO2. Si può anche pensare a un passo progettare sistemi energetici che non solo siano a basso o nullo tenore di carbonio, ma che abbiano anche emissioni di carbonio negative, come nel caso dell’utilizzo di elettricità rinnovabile per trasformare il biogas in idrogeno e immagazzinare il carbonio prodotto dal biogas sotterraneo. , l’idrogeno potrà un giorno diventare un vettore energetico a emissioni negative."

Per Vestre, amministratore delegato di CoorsTek Membrane Sciences, spiega i vantaggi della loro tecnologia. "La nostra innovativa tecnologia a membrana ceramica consente ai veicoli alimentati a idrogeno di avere un'efficienza energetica superiore con minori emissioni di gas serra rispetto a un veicolo elettrico a batteria caricato con elettricità proveniente dalla rete. Il potenziale di questa tecnologia va ben oltre la riduzione dei costi e impatto ambientale dell'alimentazione dei veicoli a motore. Con le capacità di produzione di ceramica ingegnerizzata di CoorsTek ad alti volumi, possiamo rendere le membrane ceramiche competitive in termini di costi con la tradizionale tecnologia di conversione dell'energia per la produzione di idrogeno sia su scala industriale che su scala ridotta."

Maggiori dettagli possono essere letti nel loro documento di ricerca intitolato “Produzione termoelettrochimica di idrogeno compresso da metano con perdita di energia quasi zero”.