TECNOLOGIE DI PRODUZIONE

Una delle caratteristiche dell’idrogeno è di essere prodotto da molte fonti quali l’acqua, i combustibili fossili e le biomasse, sfruttando diverse tecnologie tra cui le principali sono:
◊Elettrolisi dell’acqua
◊Steam reforming del gas naturale
◊Ossidazione parziale non catalitica d’idrocarburi pesanti
◊Gassificazione del carbone
◊Gassificazione e pirolisi delle biomasse

► Elettrolisi dell’acqua

Il metodo più semplice per la produzione dell’idrogeno è costituito dal processo d’elettrolisi.
Esso consiste in una reazione d’ossidoriduzione non spontanea che avviene, all’interno di una cella elettrolitica, a spese d’energia elettrica fornita dall’esterno attraverso una batteria o un generatore di corrente continua.
La figura (1.2) mostra lo schema semplificato di una cella elettrolitica.

La cella è costituita da un recipiente che contiene:
◊Una soluzione ionica acida o alcalina
◊Un setto poroso che consente il passaggio degli ioni e ne impedisce il mescolamento dell’ossigeno con l’idrogeno
◊Una coppia d’elettrodi, generalmente realizzati in platino.
Quando agli elettrodi viene applicata una d.d.p. opportuna, sulla loro superficie hanno inizio le due semireazioni, di riduzione (al catodo) ed ossidazione (all’anodo)
   (1.3)
   (1.4)
Queste danno luogo alla reazione complessiva:
   (1.5)
La d.d.p. da applicare agli elettrodi deve essere superiore alla f.e.m. della pila in cui si facesse avvenire il processo spontaneo, inverso a quello d’elettrolisi. (La tensione da applicare in acqua pura, a 25°C ed 1 atm, è 1.24 V)
L’idrogeno e l’ossigeno, liberati al catodo ed all’anodo, vengono raccolti ed immagazzinati in opportuni recipienti pressurizzati. L’idrogeno ottenuto presenta un elevato grado di purezza.
L’elettrolisi, pur essendo il metodo più comune per la produzione d’idrogeno, incontra molte difficoltà di sviluppo. Questo è dovuto soprattutto dal fatto che i costi del prodotto finale sono molto alti a causa della limitata quantità d’idrogeno prodotta rispetto all’energia necessaria per il processo. La figura (1.6) mostra il bilancio energetico dell’elettrolisi di un litro d’acqua.

La generazione d’idrogeno richiede elevate quantità d’energia elettrica per dissociare le molecole d’acqua a causa del forte legame chimico tra idrogeno ed ossigeno. Proprio per questo motivo l’elettrolisi è conveniente solo in quei paesi dove l’elettricità ha un basso costo, come in Canada o in Norvegia, oppure quando si possa sfruttare l’energia prodotta in eccesso da centrali elettriche tradizionali.
Per risolvere questo problema una possibile via può essere quella di alimentare il processo di dissociazione dell’acqua attraverso l’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, in particolare da centrali fotovoltaiche. Ciò consente di produrre l’idrogeno senza alcun impatto negativo sull’ambiente ed al tempo stesso svincola il costo del prodotto da quello dell’energia necessaria a produrlo.
Comunque sia, il costo per la produzione d’idrogeno attraverso elettrolisi resta il più alto rispetto a tutte le altre tecnologie.