Descrizione della tecnologia di stoccaggio
Lo stoccaggio di idrogeno in forma solida su films sottili nanostrutturati, attivati dalla luce, e’ uno dei metodi piu’ innovativi, dirompenti e promettenti che siano mai stati ideati e realizzati prima d’ora, di esclusiva proprieta’ intellettuale di Plasma Kinetics corp., societa’ con sede a Scottdales in Arizona (USA).
Il metodo di stoccaggio di Plasma Kinetics corp. è stato realizzato attraverso la ricerca combinata sulle migliori tecniche disponibili (best available techniques), nel campo delle nanotecnologie, dei materiali avanzati e della fotonica, per la prototipazione e la certificazione del primo sistema di stoccaggio di idrogeno in forma solida attivata dalla luce.
Questa soluzione rivoluzionaria di accumulo di idrogeno, opera a pressione e temperatura ambientale attraverso l’adsorbimento ed il desorbimento dell’idrogeno su films sottili nanostrutturati, in lega metallica a cambiamento di forma. I sistemi di accumulo su films sottili nanostrutturati hanno una capacita’ di adsorbimento di idrogeno compreso tra il 2,5 ed il 5,5% in peso. L’adsorbimento e il rilascio dell’idrogeno, avviene in assoluta sicurezza, con l’utilizzo di cassette e taniche di stoccaggio, che non esplodono, non prendono fuoco, non inquinano e possono essere spedite agevolmente in container, su camion, ferrovia o nave.
Confronto con sistemi di stoccaggio di idruri metallici
Lo stoccaggio di idrogeno in forma solida su films sottili nanostrutturati attivati dalla luce, e’ stato configurato per piccole quantita’ in appositi contenitori “cassette” per un contenuto massimo di 300 g/H2, invece per quantita’ piu’ rilevanti, in apposite “taniche” per un contenuto massimo di 17 kg/H2 ciascuna. La movimentazione di grandi quantita’ di idrogeno, e’ prevista attraverso il trasporto in sicurezza di cassette impilate in racks e taniche posizionate su pallets, in containers da 20 piedi. La soluzione di stoccaggio di idrogeno in forma solida, presenta vantaggi dovuti alla maggiore quantita’ di idrogeno stoccato in rapporto al peso, all’assenza di pressioni e temperature elevate di esercizio e alla minore complessita’ rispetto ai sistemi di stoccaggio di idrogeno solido per assorbimento, in idruri metallici all’interno di serbatoi adiabatici.
Confronto con sistemi convenzionali di stoccaggio di idrogeno in forma compressa o criogenica
Lo stoccaggio di idrogeno in forma solida su films sottili nanostrutturati attivati dalla luce, disponibili in “cassette” e “taniche”, rispetto ai sistemi convenzionali di stoccaggio dell’idrogeno in forma compressa o criogenica, presenta maggiori benefici in termini di sicurezza, maneggevolezza, capacità e convenienza economica. Una tanica di idrogeno stoccato su film sottile nanostrutturato (da 40 kg H2/mc a 68 kg H2/mc), a parita’ di volume, contiene il doppio della quantita’ di idrogeno stoccato in bombole alla pressione di 300 bar (24 kg H2/mc) e poco meno della quantita’ di idrogeno stoccato in forma criogenica a -253 °C (72 kg H2/mc). I costi energetici inerenti le operazioni di accumulo e rilascio dell’idrogeno in forma solida, risultano simili a quelli dei sistemi compressi e decisamente inferiori a quelli dei sistemi criogenici.
Confronto con sistemi di stoccaggio di idrogeno alternativi in liquidi organici ed inorganici
L’ammoniaca verde (NH3), rappresenta una delle principali forme di stoccaggio di idrogeno in liquidi inorganici (LIHC) ed e’ ottenuta dalla sintesi di azoto e idrogeno, attraverso l’impiego dell’ energia prodotta da fonti rinnovabili. L’azoto viene estratto per mezzo di impianti di separazione dell’aria e l’idrogeno viene prodotto da impianti di elettrolisi di acqua. L’ammoniaca, possiede una elevata densita’ energetica, in quanto e’ un ottimo vettore di idrogeno, stoccata alla pressione di esercizio di 11 bar o alla temperatura di -33 °C ( 1mc di ammoniaca contiene 120 kg di idrogeno circa). L’ammoniaca, a parita’ di volume, pur avendo una maggiore quantita’ di idrogeno rispetto all’idrogeno stoccato in forma solida, necessita di maggiori investimenti in termini di capex ed opex, dovuti alla necessita’ di realizzazione di impianti di separazione di aria, di sintesi e di crackeraggio dell’ammoniaca, per consentire l’estrazione dell’idrogeno nel sito di consegna. Inoltre, l’ammoniaca e’ classificata come una sostanza tossica e pericolosa, per l’ambiente e l’uomo.
Il metanolo verde (CH3OH), rappresenta una delle principali forme di stoccaggio di idrogeno in liquidi organici (LOHC), ed e’ ottenuto dalla sintesi di carbonio e idrogeno, attraverso l’impiego di energia prodotta da fonti rinnovabili. Il carbonio viene estratto attraverso la cattura e lo stoccaggio direttamente dall’atmosfera, mentre l’idrogeno viene ottenuto da impianti di elettrolisi di acqua. Il metanolo, come altri gas sintetici di natura organica, possiede una elevata densita’ energetica, in quanto e’ uno dei liquidi organici trasportatori di idrogeno piu’ efficienti, con il grande vantaggio di poter essere stoccato alla pressione e temperatura ambientale (1 mc di metanolo contiene 130 kg di idrogeno circa). Il metanolo, a parita’ di volume, pur avendo una maggiore quantita’ di idrogeno rispetto all’idrogeno stoccato in forma solida, abbisogna anch’esso di maggiori investimenti in termini di capex ed opex, dovuti alla necessita’ di impianti di cattura diretta del carbonio dall’atmosfera, di sintesi e di crackeraggio del metanolo, per l’estrazione dell’idrogeno nel sito di consegna.