Produzione di idrogeno verde: perché gli elettrolizzatori alcalini sono leader di mercato

Introduzione

Con la transizione globale verso le energie rinnovabili, l'idrogeno verde, prodotto tramite elettrolisi alimentata da elettricità pulita, è emerso come un elemento chiave nella decarbonizzazione di settori come i trasporti, la siderurgia e la chimica. Tra le diverse tecnologie di elettrolisi, gli elettrolizzatori alcalini (ALK) dominano attualmente il mercato. Ma perché?

In questo blog esploreremo i vantaggi di elettrolizzatori alcalini, il loro ruolo nella produzione di idrogeno verde e perché restano la scelta preferita per progetti su larga scala.

Cosa sono gli elettrolizzatori alcalini?

Gli elettrolizzatori alcalini esistono da decenni e rappresentano una delle tecnologie più mature per la produzione di idrogeno. Utilizzano una soluzione alcalina (tipicamente idrossido di potassio, KOH) come elettrolita ed elettrodi a base di nichel per scindere l'acqua (H₂O) in idrogeno (H₂) e ossigeno (O₂) attraverso una reazione elettrochimica.

Reazione chiave:

Al catodo: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
All'anodo: 2OH⁻ → ½O₂ + H₂O + 2e⁻

Perché gli elettrolizzatori alcalini dominano il mercato

1. Tecnologia e affidabilità comprovate

Gli elettrolizzatori alcalini sono utilizzati per la produzione industriale di idrogeno fin dall'inizio del XX secolo. La loro lunga esperienza li rende una scelta a basso rischio per progetti su larga scala rispetto a tecnologie più recenti come PEM (membrana a scambio protonico) o SOEC (elettrolizzatori a ossidi solidi).

2. Minori costi di capitale

Uno dei maggiori vantaggi dei sistemi ALK è il loro rapporto qualità-prezzo. Utilizzano metalli non preziosi (ad esempio, nichel invece di platino o iridio), rendendoli significativamente più economici rispetto a Elettrolizzatori PEM, che si basano su catalizzatori costosi.

3. Scalabilità per uso industriale

Gli elettrolizzatori alcalini sono ideali per la produzione di idrogeno su larga scala, ad esempio negli impianti di ammoniaca o nelle raffinerie.

4. Maggiore durata e resistenza

Con meno problemi di degradazione rispetto ai sistemi PEM, gli ALK hanno spesso una durata di circa 20 anni, riducendo i costi operativi a lungo termine. La loro struttura robusta li rende adatti ad ambienti industriali difficili.

5. Compatibilità con le energie rinnovabili

Mentre tradizionalmente gli ALK richiedevano input di potenza stabili, i progressi nel funzionamento dinamico hanno migliorato la loro capacità di funzionare con fonti rinnovabili intermittenti come l'eolico e il solare.

Sfide e miglioramenti futuri

Nonostante i loro vantaggi, gli elettrolizzatori alcalini presentano alcune limitazioni:

Minore efficienza a carichi parziali: offrono le massime prestazioni in condizioni di funzionamento costante e ad alta capacità.

Tempi di risposta più lenti: meno flessibili degli elettrolizzatori PEM per cicli di avvio-arresto rapidi.

Manutenzione dell'elettrolita liquido: richiede rabbocchi periodici e gestione della corrosione.

Tuttavia, innovazioni come:
Materiali avanzati per elettrodi (miglioramento dell'efficienza)
Configurazioni a zero gap (riduzione delle perdite di energia)
Sistemi ibridi (ALK + PEM)
aiutano le ALK a rimanere competitive.

Conclusione: gli elettrolizzatori alcalini guidano la corsa all’idrogeno verde

Sebbene le nuove tecnologie di elettrolizzatori stiano guadagnando attenzione, gli elettrolizzatori alcalini rimangono leader di mercato grazie alla loro economicità, scalabilità e comprovata affidabilità. Con la crescita della domanda di idrogeno verde, gli elettrolizzatori alcalini continueranno a svolgere un ruolo cruciale nella transizione energetica, soprattutto per le grandi applicazioni industriali.

Per ora, rappresentano la soluzione ideale per una produzione di idrogeno verde su larga scala e a costi contenuti.