Questo può guidare l’idrogeno come vettore energetico: i ricercatori di Fraunhofer hanno trovato un nuovo modo per convertire l’idrogeno in metanolo, senza grandi perdite di energia. Questo può semplificare notevolmente lo stoccaggio e il trasporto.
Anche il nuovo reformer del metanolo è molto più piccolo dei modelli precedenti.
Foto: Fraunhofer IMM
Non passa giorno senza che vengano annunciati nuovi sviluppi sul tema dell’idrogeno, e con una buona ragione: il suo potenziale di trasmissione di energia è enorme. In effetti, sforzi mirati stanno portando a un numero sempre maggiore di innovazioni che probabilmente renderanno presto la fonte di energia verde adatta all’uso quotidiano in molte aree: l’Istituto Fraunhofer per la microtecnologia e i microsistemi IMM ha ora introdotto un nuovo riformatore di metanolo destinato all’uso mobile e mette il suo predecessori in ombra.
Conversione di idrogeno climaticamente neutro in metanolo
Naturalmente, l’idea di convertire l’idrogeno in metanolo non è nuova. Il metanolo è più facile da trasportare e soprattutto può essere conservato a lungo. In altre parole: sarebbe possibile, ad esempio, produrre idrogeno utilizzando l’elettricità proveniente da impianti solari mediante il processo di elettrolisi, per poi convertirlo in metanolo e portarlo in zone dove il fabbisogno energetico non può essere coperto dall’energia solare. L’anidride carbonica necessaria per produrre metanolo può essere prelevata dall’atmosfera. Un’alternativa può essere, ad esempio, l’uso dei gas delle centrali elettriche (cattura dell’anidride carbonica). Ciò significa che la linea di fondo è che sarà possibile rendere il processo neutrale dal punto di vista climatico. Perché l’anidride carbonica, che viene rilasciata quando il metanolo viene riconvertito in idrogeno, è stata precedentemente rimossa dall’atmosfera.
L’esperto è certo: tra 10 anni l’auto a idrogeno sarà normale
In dettaglio, è necessario un reformer del metanolo, che richiede vapore aggiuntivo affinché il metanolo diventi idrogeno e anidride carbonica. Con un riparatore mobile, questo può accadere anche in macchina. Finora, ciò che sembra pratico è stato associato a una serie di problemi nella pratica. D’altra parte, sono necessari catalizzatori per le reazioni corrispondenti. Questi sono solitamente pellet di polvere di ossido di rame e zinco compresso che entrano nel reattore. Tuttavia, la loro raschiatura contamina la cella a combustibile. Inoltre, l’intero processo è molto lento. Ma questo non è tutto. Perché il processo perde molta efficienza perché la reazione di steam reforming funziona solo con il calore. Molta energia viene persa qui e in altre interfacce.
Nuovi catalizzatori e forma per una conversione dell’idrogeno più efficiente
Gli scienziati del Fraunhofer IMM hanno ora ampiamente superato queste sfide. Un importante elemento costitutivo è stata la tecnologia del catalizzatore migliorata. “Ci affidiamo a rivestimenti catalitici che contengono metalli preziosi che non causano corrosione, simili ai catalizzatori per automobili”, afferma Gunter Kolb, vicedirettore dell’istituto e capo divisione presso Fraunhofer IMM. “Pertanto, sono necessari meno materiali catalizzatori. Poiché anche i nostri catalizzatori hanno un’attività maggiore, la massa del catalizzatore richiesta diminuisce nuovamente, così come i costi. “Questo è un altro vantaggio. Con i dispositivi di riparazione convenzionali, vengono prodotti sottoprodotti come il monossido di carbonio quando il sistema non viene utilizzato in modo capacitivo. Questo non è il caso del nuovo riformatore di metanolo, affermano i ricercatori.
Il punto successivo è la gestione termica. Infine, l’idrogeno deve anche essere convertito in modo efficiente in metanolo e di nuovo in idrogeno per poter utilizzare il vettore energetico in modo ottimale. Gli scienziati hanno messo in pratica un’idea molto semplice e hanno cambiato la struttura del riformatore. In primo luogo hanno rivestito gli scambiatori di calore a piastre con un catalizzatore e hanno formato pile fino a 200 piastre. Se ora il gas scorre su di esso, è a contatto con il catalizzatore da un lato e può essere ben riscaldato nei piccoli canali dall’altro. Inoltre, i ricercatori utilizzano il calore di scarto, che rende il sistema generalmente efficiente.
L’illustrazione mostra il semplice principio di un reformer di metanolo. L’idrogeno può essere immagazzinato tramite questa convoluzione.
Foto: Fraunhofer IMM
Prototipo di un reformer di metanolo adatto alla produzione in serie
Sembra un riformatore di metanolo resistente al futuro e potrebbe svolgere un ruolo importante nelle applicazioni dell’idrogeno. La cosa migliore: il suo ingombro è solo del 17% rispetto ai riparatori tradizionali. I ricercatori stanno attualmente lavorando a un prototipo che dovrebbe essere pronto in pochi mesi. “Il progetto è progettato per il lungo termine e vari prototipi vengono integrati nei veicoli terrestri come test”, afferma Kolb. Ha anche in mente materiali alternativi in modo che i riformatori pesino meno per lo stoccaggio dell’idrogeno a lungo termine: attualmente sono fatti di acciaio. Secondo Kolb, possono essere previsti anche materiali leggeri.
A proposito, secondo i ricercatori, la produzione può essere paragonata alla produzione di scambiatori di calore ad alta pressione per automobili. Quindi nulla ostacola la produzione in serie.
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