Sfruttando le proprietà chimiche di ferro e titanio, GKN Hydrogen ha sviluppato una tecnologia per lo stoccaggio dell’idrogeno allo stato solido che potrebbe rivoluzionare il futuro dell’energia rinnovabile.
Con un solo protone e un unico elettrone, l’idrogeno (“generatore d’acqua” in greco antico) è l’elemento più diffuso nell’universo – oltre il 55% della materia cosmica osservabile – ma non nella crosta terrestre, dove vale solo lo 0,9% in peso. In superficie l’idrogeno è presente in larghissima parte nelle molecole d’acqua e, con quantità modeste, in numerosi composti chimici, fra cui gli idruri. Proprio questi ultimi, in particolare quelli formati con ferro e titanio, sono alla base di un innovativo sistema di stoccaggio chimico dell’idrogeno, sviluppato e prodotto da GKN Hydrogen.
La società con sede a Pfalzen (Bolzano) utilizza infatti le polveri di una speciale lega Fe-Ti, in grado di adsorbire/desorbire gli atomi di idrogeno senza modificare il proprio stato solido e con un’estrema stabilità a temperatura e pressione ambientali.
Chimica, elettricità, calore
In pratica, nei confronti dell’idrogeno le polveri di idruro metallico si comportano come una spugna con l’acqua, permettendo lo stoccaggio reversibile di grandi quantità di gas dentro contenitori a tenuta, per lunghi periodi e senza la necessità di comprimerlo.
Il processo di adsorbimento (stoccaggio) e desorbimento (rilascio) avviene in modo rapido, grazie a contenute variazioni di temperatura del gas. Per questi motivi l’accumulo dell’idrogeno con idruri metallici è molto interessante sia dal punto di vista energetico, sia della sicurezza.
In più l’adsorbimento è un processo esotermico, quindi produce calore che può essere riutilizzato, incrementando l’efficienza complessiva del sistema. GKN Hydrogen commercializza diversi modelli di unità “all-in-one”, utilizzati in impianti offgrid operativi in Australia, Germania, Italia, Spagna e Stati Uniti.
Il Plug-In E-Car Charging System installato a Bonn (Germania) nel 2021 è un dimostratore “power to power” basato sull’accumulatore HY2Mini. Con una potenza nominale di 8 kW la stazione di stoccaggio è in grado di immagazzinare fino a 10 kg di idrogeno, prodotto utilizzando solo elettricità da fonte rinnovabile. Grazie alla cella a combustibile a bordo, la stazione può erogare fino a 333 kWh per la ricarica di e-car, a fronte di una riduzione delle emissioni stimata in 24 tCO2.
All’interno di un contenitore per lo stoccaggio dell’idrogeno con idruri solidi si trovano una serie di pellet cilindrici modulari riempiti con polvere di lega Fe-Ti. L’idrogeno è fornito con un elevatissimo livello di purezza, in modo da preservare le caratteristiche del composto metallico, mantenendo inalterata per decenni la sua proprietà di legarsi chimicamente all’idrogeno. Le reazioni di adsorbimento e desorbimento sono molto rapide sia per la trasformazione dell’idrogeno in elettricità, sia per la sua conversione in calore.
HY2Mini (nella foto) e HY2Medi sono i modelli di stazioni P2P per l’immagazzinamento a lungo termine dell’idrogeno e per la fornitura a richiesta di elettricità e calore. Affidabile, facile da configurare e altamente flessibile, HY2Mini può stoccare fino a 25 kg di idrogeno (fino a 425 kWh) per applicazioni su piccola scala come sistemi di backup, microreti ed edifici commerciali. HY2Medi può immagazzinare fino a 120 kg di gas (circa 2 MWh, da utilizzare anche per lo stoccaggio stagionale e il trasporto marittimo. HY2Mega è invece la versione per usi industriali (max 250 kg, 8,3 MWh).
