CSIRO lancia una nuova tecnologia dell’idrogeno che utilizza il 30% in meno di energia eolica e solare

Il CSIRO ha creato una nuova società che presenta una tecnologia di elettrolisi che richiede il 30% in meno di energia eolica e solare, un guadagno significativo nella corsa per rendere la produzione di idrogeno verde quanto più efficiente ed economica possibile.

Una nuova società, denominata Hadean Energy, sperimenterà la tecnologia all'avanguardia presso l'acciaieria Port Kembla di BlueScope per dimostrare l'attrezzatura su scala pilota in un ambiente industriale prima di passare alle installazioni su scala megawatt.

Si tratta di una delle numerose nuove tecnologie dell'idrogeno verde in cui l'efficienza, in particolare nella quantità di elettricità utilizzata, è fondamentale. Uno spin-off dell'Università di Wollongong, Hysata, ha recentemente aperto il suo primo impianto di produzione a Port Kembla e sta costruendo il suo primo impianto da 5 MWh.

Gli elettrolizzatori che utilizzano calore industriale ed elettroliti ceramici solidi sono difficili da ridimensionare, si degradano alle alte temperature e le lunghe guarnizioni sui bordi delle forme piatte, quadrate o rettangolari creano molte opportunità di perdite.

Ma ad oggi è una delle poche opzioni per i siti industriali che vogliono sfruttare il calore di scarto, che altrimenti dovrebbe essere raffreddato in modo costoso, e il vapore di scarto, per produrre idrogeno o idrocarburi sintetici.

I ricercatori del CSIRO hanno trascorso gli ultimi sette anni a costruire un’alternativa: invece di quadrati piatti, perché non costruire tubi che necessitano solo di essere sigillati a ciascuna estremità?

Il risultato finale, un tubo ceramico con elettrodi all'interno e all'esterno, è sorprendentemente semplice. Ma i ricercatori, guidati dal dottor Sarbjit Giddey, responsabile dell’idrogeno del CSIRO, hanno dovuto affrontare una serie di sfide prima di arrivare al loro primo sistema da 250 watt (i quadrati piatti sono facili da costruire, i tubi no).

Il test della sua prima unità su scala kilowatt presso l'acciaieria Port Kembla di Bluescope Steel continuerà per quattro mesi il prossimo anno. Nel frattempo sta lavorando per ampliare il processo di produzione per costruire un’unità su scala megawatt.

Entro cinque anni l'azienda vuole costruire e vendere unità multi-megawatt, afferma Dougal Adamson, dirigente della RFC Ambrian.

La tecnologia dell'elettrolisi di ossido solido tubolare (SOE) utilizza il vapore proveniente dai processi industriali per scindersi in ossigeno e idrogeno e il calore dei processi industriali per ridurre i livelli di energia necessari per spezzare le molecole e quindi il costo di produzione dell'idrogeno o dei gas sintetici mediante scissione molecole di anidride carbonica.

Gli elettrodi all'interno e all'esterno del tubo forniscono il potere di dividere le molecole. Il materiale ceramico consente agli ioni di ossigeno di fuoriuscire trattenendo l'idrogeno.

Dicono che a 800°C il sistema utilizza il 30% in meno di elettricità, o circa 40 kilowattora (kWh) per chilogrammo di idrogeno rispetto a un elettrolizzatore con membrana a scambio protonico (PEM) o a un sistema alcalino, che utilizza circa 55 kWh/kg di idrogeno. idrogeno.

Con calore di “bassa qualità”, cioè intorno alla soglia dei 200-300°C, l’efficienza è del 20% più efficiente, afferma Adamson.

“In termini di ricerca fondamentale, la cellula stessa che CSIRO ha sviluppato è davvero valida, quindi la scienza fondamentale è eccellente e leader del settore. Ciò che Hadean sta facendo è il passo successivo di ingegnerizzarlo e renderlo un prodotto utilizzabile e commerciale per l’industria, qualcosa che sia sicuro, durevole e scalabile”, afferma.

Il nuovo sistema potrebbe essere utile per entrambi i livelli di calore.

Ciò significa che le aziende che utilizzano vapore surriscaldato possono saltare il passaggio aggiuntivo di metterlo attraverso una turbina per poi alimentare un elettrolizzatore PEM, afferma Adamson.

E a causa del calore incorporato nel vapore, significa che il calore di bassa qualità che altrimenti non sarebbe utile e dovrebbe essere raffreddato utilizzando refrigeratori è ancora efficace utilizzando questo sistema.

Giddey afferma che la tecnologia consente di reintegrare il calore di scarto industriale nei processi industriali, eliminando anche i costi di stoccaggio e trasporto e quindi l’uso di combustibili fossili nel processo industriale.

Ciò contro cui si scontra questo sistema sono gli elettrolizzatori ceramici planari quadrati, realizzati da aziende del calibro di Bloom Energy e Sunfire negli Stati Uniti.