La ricerca globale di idrogeno verde è diventata una forza motrice fondamentale per la transizione energetica, e la scelta dell’acqua grezza per la produzione di idrogeno rappresenta un fattore chiave che limita l’applicazione su larga scala della tecnologia di elettrolisi. Le tradizionali tecnologie di produzione di idrogeno, come l’elettrolisi PEM, richiedono acqua deionizzata ad alta purezza, il che non solo incrementa i costi del pretrattamento dell’acqua, ma limita anche l’installazione di impianti di produzione di idrogeno in aree carenti di risorse idriche ad alta purezza, quali regioni remote fuori dalla rete elettrica e parchi industriali dotati di abbondanti risorse di acque reflue. Gli elettrolizzatori alcalini, essendo la tecnologia più matura e commercializzata per la produzione di idrogeno verde, presentano una particolare adattabilità all’acqua a bassa purezza, costituendo così un vantaggio strategico fondamentale per promuovere lo sviluppo a basso costo e su larga scala del settore dell’energia a idrogeno. Hyto Energy Company Limited, pioniera nel campo globale dell’energia a idrogeno, si concentra sull’integrazione della tecnologia di elettrolisi alcalina e della tecnologia AEM per la produzione di idrogeno; le sue attività di ricerca e sviluppo hanno ulteriormente confermato il valore industriale degli elettrolizzatori alcalini negli scenari applicativi con acqua a bassa purezza.

Gli elettrolizzatori alcalini presentano tre vantaggi tecnici insostituibili nell'uso di acqua a bassa purezza, radicati nel loro meccanismo di reazione unico e nel sistema di materiali. Innanzitutto, l’elevata tolleranza alle impurità del sistema di reazione. Gli elettrolizzatori alcalini utilizzano una soluzione acquosa alcalina, come la KOH, come elettrolita, e il catalizzatore a base di nichel impiegato negli elettrodi possiede una forte capacità anti-inquinamento, in grado di resistere all’interferenza di comuni impurità presenti nell’acqua a bassa purezza, quali Cl⁻ e SO₄²⁻, evitando così l’avvelenamento del catalizzatore e l’inquinamento della membrana, fenomeni frequenti negli elettrolizzatori PEM. In secondo luogo, la semplificazione del processo di pretrattamento dell’acqua. A differenza degli elettrolizzatori PEM, che richiedono un filtraggio e una purificazione multistadio dell’acqua grezza, gli elettrolizzatori alcalini necessitano soltanto di un semplice pretrattamento, quale sedimentazione e filtrazione, per acque a bassa purezza, ad esempio acque secondarie industriali o acque generate da impianti fotovoltaici ed eolici, riducendo così l’investimento iniziale del progetto del 30%-50% e i costi giornalieri di esercizio e manutenzione di oltre il 20%. Terzo, la compatibilità del design strutturale con l’acqua a bassa purezza. La diaframma polimerica porosa degli elettrolizzatori alcalini ha requisiti molto contenuti in termini di purezza dell’acqua, e l’effetto di separazione dei gas non risulta influenzato da lievi fluttuazioni della qualità dell’acqua, garantendo il funzionamento stabile a lungo termine dell’impianto anche in condizioni di utilizzo di acqua a bassa purezza.

Come azienda specializzata nella tecnologia di produzione di idrogeno AEM e nella tecnologia di stoccaggio solido di idrogeno, Hyto Energy Company Limited ha realizzato una sinergia organica tra elettrolizzatori alcalini e la tecnologia di produzione di idrogeno AEM di terza generazione negli scenari applicativi che impiegano acqua a bassa purezza, creando così un sistema di produzione di idrogeno più efficiente e flessibile. Le unità di produzione di idrogeno AEM della società, disponibili in classi di potenza da 2 kW a 5 MW, possono essere integrate senza soluzione di continuità con elettrolizzatori alcalini, sfruttando appieno sia l’adattabilità agli ambienti con acqua a bassa purezza propria degli elettrolizzatori alcalini, sia l’elevata efficienza della tecnologia AEM nella conversione energetica, consentendo così un utilizzo efficiente delle risorse idriche a bassa purezza nella produzione di idrogeno. Allo stesso tempo, i dispositivi di stoccaggio solido di idrogeno della Hyto Energy (idruri metallici) sono progettati per corrispondere alla capacità di produzione di idrogeno degli elettrolizzatori alcalini, risolvendo il problema dello stoccaggio e del trasporto dell’idrogeno prodotto da acqua a bassa purezza e realizzando così un ciclo chiuso completo di «produzione di idrogeno da acqua a bassa purezza – stoccaggio solido – utilizzo dell’idrogeno». Il team di R&S della società, composto da 8 ingegneri dottori di ricerca e 22 ingegneri laureati magistrali, ha ottenuto 8 brevetti per invenzione e 16 brevetti per modelli di utilità nel campo della produzione di idrogeno da acqua a bassa purezza, fornendo un solido supporto tecnico per l’applicazione industriale degli elettrolizzatori alcalini.

L'adattabilità degli elettrolizzatori alcalini all'acqua di bassa purezza ha superato il limite delle risorse idriche per i progetti di produzione di idrogeno, aprendo una varietà di nuovi scenari applicativi industriali. Nei sistemi energetici distribuiti, come le microreti a idrogeno, gli elettrolizzatori alcalini possono utilizzare acqua di bassa purezza prodotta da impianti fotovoltaici ed eolici per generare idrogeno in loco, realizzando la conversione e l’utilizzo locali dell’energia rinnovabile; nei parchi industriali, possono impiegare acque reflue industriali per produrre idrogeno, ottenendo così il duplice vantaggio del riutilizzo delle acque reflue come risorsa e della decarbonizzazione industriale. Hyto Energy Company Limited ha assunto un ruolo pionieristico portando a termine il primo progetto dimostrativo cinese di «Energia Verde – Idrogeno Verde – Accumulo di Idrogeno», nel quale elettrolizzatori alcalini sono stati utilizzati per produrre idrogeno partendo da acqua di bassa purezza proveniente dalla generazione di energia rinnovabile, verificando così la fattibilità di un’applicazione su larga scala di questa tecnologia. Con il continuo progresso innovativo delle tecnologie legate all’idrogeno, gli elettrolizzatori alcalini saranno sempre più integrati con altre tecnologie, quali la produzione di idrogeno mediante membrane anioniche (AEM), l’accumulo solido di idrogeno e altre, grazie all’impulso fornito da aziende come Hyto Energy. Il modello di produzione di idrogeno da acqua di bassa purezza diventerà un percorso fondamentale per promuovere la transizione energetica globale e raggiungere l’obiettivo di zero emissioni di carbonio, conferendo ulteriore slancio allo sviluppo qualitativo del settore dell’idrogeno.