PEMWE e MEM Tech aumentano l'efficienza dell'idrogeno verde

L'idrogeno verde, una pietra miliare della transizione energetica globale, sta attirando un'attenzione senza precedenti mentre le nazioni si sforzano di decarbonizzare le industrie. Al centro di questa rivoluzione c'è l'elettrolisi dell'acqua a membrana a scambio protonico (PEMWE) , una tecnologia apprezzata per la sua alta densità di corrente e le rapide capacità di risposta. Ma come esattamente questo sistema produce idrogeno senza emissioni e cosa rende così critica la sua membrana elettrodo (MEA)?

Il PEMWE opera attraverso un elegante processo elettrochimico. Quando viene applicata la corrente continua, le molecole d'acqua si scindono all'anodo in ossigeno, protoni ed elettroni. I protoni migrano attraverso una membrana polimerica specializzata al catodo, dove si ricombinano con gli elettroni per formare gas idrogeno. Questo metodo raggiunge eccezionali livelli di purezza (99,999% di idrogeno) senza sottoprodotti di gas serra.

La MEA funge da nucleo funzionale degli elettrolizzatori PEM, comprendendo tre strati progettati con precisione:

1. Strato Catalitico Anodico: Progettato con ossidi di iridio o rutenio per ottimizzare la reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER), questo componente deve resistere ad ambienti acidi altamente corrosivi.
2. Membrana a Scambio Protonico: Tipicamente realizzata con polimeri di acido perfluorosolfonico, questa barriera sottile ma resistente facilita la conduzione dei protoni prevenendo al contempo l'attraversamento dei gas.
3. Strato Catalitico Catodico: I metalli del gruppo del platino qui consentono un'efficiente reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER), con progetti avanzati che ora incorporano materiali nanostrutturati per ridurre il carico di metalli preziosi.

I recenti progressi si concentrano sul miglioramento della durata e dell'efficienza della MEA. I ricercatori stanno sviluppando:

• Catalizzatori senza metalli preziosi per ridurre i costi dei materiali
• Membrane rinforzate con additivi ceramici per una maggiore durata operativa
• Strati di trasporto porosi stampati in 3D per migliorare la rimozione delle bolle di gas

Queste innovazioni mirano collettivamente a ridurre i costi di produzione dell'idrogeno verde al di sotto di $2/kg - una soglia considerata vitale per un'ampia adozione industriale. Man mano che i sistemi PEMWE passano dalla capacità di megawatt a quella di gigawatt, il loro ruolo nell'abilitare lo stoccaggio di energia rinnovabile e la decarbonizzazione dei settori difficili da abbattere diventa sempre più fondamentale.