TRASPORTO E STOCCAGGIO DELL’IDROGENO

Finora si sono viste le diverse tecnologie di produzione dell’idrogeno e come la sua possibilità di affermazione sia legata alla possibilità di produrlo a basso costo.
Esso, una volta prodotto, deve essere stoccato, trasportato e distribuito prima di poter essere utilizzato per produrre energia.

TECNOLOGIE DI STOCCAGGIO

Le principali tecnologie di immagazzinamento dell’idrogeno sono:
◊Idrogeno compresso
◊Idrogeno liquefatto
◊Idruri di metalli
◊Sistemi basati sul carbonio

► Idrogeno compresso

L’immagazzinamento dell’idrogeno in forma gassosa richiede sistemi per la compressione del gas ed il rispetto di norme di sicurezza, dato il carattere altamente esplosivo delle miscele gassose aria-idrogeno.
Oltre ai problemi di sicurezza, questo metodo di stoccaggio è poco conveniente dal punto di vista dei volumi occupati. A parità di energia immagazzinata i serbatoi per l’idrogeno compresso sono molto più ingombranti e pesanti di quelli usati per i combustibili normali.
Dato che, una compressione da 1 a 10 bar richiede circa la stessa energia di quella necessaria per una da 10 a 100 bar, la compressione dell’idrogeno viene realizzata in più stadi. Livelli tipici di pressione adoperati sono 200÷250 Mpa.
L’idrogeno compresso può essere immagazzinato all’aperto, sottoterra ed a bordo di veicoli.

► Idrogeno liquido

L’immagazzinamento dell’idrogeno sotto forma di liquido richiede compressione e forte raffreddamento del gas fino alla temperatura di ebollizione che è di –253 °C (20,3 °K), e di conseguenza una elevata spesa energetica. Una volta liquefatto, occorre un ulteriore consumo di energia per mantenere l’idrogeno in questo stato.
Il processo di liquefazione classico è realizzato in più stadi e si basa sullo sfruttamento dell’effetto Joule-Thomson. Raffreddando il gas sotto la temperatura critica (-71,3 °C), detta temperatura di inversione, e facendolo poi espandere liberamente, esso perde energia attraverso un lavoro interno alla propria massa ed a spese delle proprie forze molecolari.
Oltre all’elevato consumo energetico, un altro inconveniente di questo sistema è la perdita di parte dell’idrogeno liquido. Questo perché è immagazzinato ad una temperatura che corrisponde al suo punto di ebollizione, quindi, qualsiasi passaggio di calore attraverso il liquido ne può provocare una certa evaporazione.
La maggior parte dei serbatoi di idrogeno liquido ha forma sferica perché essa ha la minore superficie per il trasferimento di calore per unità di volume. Il costo maggiore di questa tecnologia è quello dovuto all’energia elettrica necessaria per la compressione.

► Idruri di metallo

L’idrogeno può legarsi chimicamente con diversi metalli e leghe metalliche, formando idruri. Questi composti sono in grado di intrappolare il gas che penetra all’interno del reticolo cristallino del metallo andando ad occupare i siti interstiziali, come rappresentato in figura (2.1).

Le molecole di H2 gassoso si dissociano sulla superficie del metallo e gli atomi di idrogeno migrano all’interno della struttura cristallina per occupare gli interstizi. Si tratta di una reazione reversibile e la sua direzione è determinata dalla pressione dell’idrogeno gassoso e dalla temperatura dell’idruro.
Se la pressione supera un certo valore, il gas viene assorbito spontaneamente dal metallo e la reazione evolve verso la formazione dell’idruro con rilascio di calore. Se, viceversa, si opera a pressioni inferiori e si riscalda l’idruro a determinate temperature, questo si decompone e restituisce l’idrogeno gassoso.
Lo svantaggio principale di questa tecnologia è la bassa capacità di stoccaggio dell’idrogeno che non supera il 2% in peso; inoltre, la presenza di contaminanti ridurrebbe ulteriormente la capacità di stoccaggio quindi bisogna utilizzare idrogeno puro.