Elettrolizzatore PEM: come funziona?

Sai che l'elettrolizzatore PEM permette di produrre H₂ rinnovabile, con un'impronta di carbonio minima e che il suo funzionamento consiste nel separare le molecole d'acqua utilizzando elettricità rinnovabile? La separazione delle molecole avviene attraverso l'elettrolisi dell'acqua, una tecnologia impiegata da Air Liquide per produrre idrogeno rinnovabile su larga scala. Guarda il video per scoprire come funziona.

Come funziona l'elettrolizzatore PEM per la produzione di idrogeno rinnovabile?

Come produrre idrogeno tramite elettrolizzatore PEM (Proton-Exchange Membrane)

Gli elettrolizzatori PEM (a membrana a scambio protonico) utilizzano l'elettricità per scindere le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno mediante elettrolisi. Questo processo tecnologico avviene in un elettrolizzatore composto da singole celle PEM impilate una sull'altra. All'interno di ogni cella, una membrana polimerica a scambio protonico separa fisicamente l'idrogeno e l'ossigeno. Quando viene attivata la corrente, le molecole d'acqua si scindono: i protoni attraversano la membrana e si trasformano in idrogeno gassoso, mentre l'ossigeno viene eliminato separatamente.

Grazie alla sua membrana polimerica altamente reattiva, la tecnologia dell'elettrolizzatore PEM ha il grande vantaggio di potersi adattare rapidamente alle variazioni nella produzione di elettricità rinnovabile intermittente, come l'energia idroelettrica, eolica e solare. In pochi secondi un elettrolizzatore PEM passare dal funzionamento a piena potenza allo spegnimento completo, a seconda delle variazioni della fornitura di energia! Si tratta di un vantaggio inestimabile quando si tratta di produrre idrogeno rinnovabile da fonti energetiche intermittenti nell'ambito di un processo locale, sostenibile e a basse emissioni di carbonio.

Inoltre, tra i principali vantaggi dell’elettrolizzatore PEM spiccano la flessibilità di questa tecnologia e l’assenza di sostanze chimiche nel processo. Occorre poi citare la sua capacità di adattarsi a diverse scale produttive, permettendo di partire con impianti di piccole dimensioni e incrementare progressivamente la capacità.

Grazie a queste caratteristiche, l’elettrolizzatore PEM è considerato una delle soluzioni chiave per la produzione di idrogeno a basse emissioni di carbonio.
 

La roadmap di Air Liquide per il futuro dell’H2 grazie alla tecnologia dell’elettrolizzatore PEM

Grazie a un ampio portfolio di progetti innovativi, il Gruppo sta contribuendo alla produzione di idrogeno su larga scala, accelerando la transizione verso un’industria e una mobilità più sostenibili.

Con oltre 35 elettrolizzatori operativi in tutto il mondo, Air Liquide sta guidando l’adozione dell’elettrolizzatore PEM come soluzione primaria per produrre idrogeno a ridotte emissioni.

Le strategie del Gruppo non si limitano alla realizzazione di impianti su larga scala, ma comprendono anche investimenti in ricerca e sviluppo, collaborazioni con aziende strategiche e iniziative per ottimizzare i costi di produzione e distribuzione dell’idrogeno.
 

Il nostro progetto pionieristico in Canada: l’elettrolizzatore PEM di Bécancour

Air Liquide si è impegnata a sviluppare idrogeno rinnovabile entro il 2030 e la tecnologia dell'elettrolizzatore PEM ha un ruolo chiave nel raggiungimento di questo obiettivo. 

Tra gli elettrolizzatori del Gruppo attivi a livello mondiale, occorre citare l'elettrolizzatore PEM in funziona a Bécancour, in Canada. Qui, Air Liquide produce già più di 8 tonnellate di idrogeno rinnovabile al giorno permettendo di ridurre le emissioni di CO₂ di 27.000 tonnellate all’anno rispetto ai metodi tradizionali. Alimentato al 99% da energia rinnovabile, l’elettrolizzatore idrogeno di Bécancour rappresenta un esempio concreto di come l’H₂ possa contribuire alla decarbonizzazione dei processi industriali e della mobilità.

Ma non è l’unico del Gruppo: tanti sono i progetti in corso anche in Europa.

Il più grande elettrolizzatore PEM del mondo in sviluppo in Francia

Guardando ai progetti in corso per favorire lo sviluppo dell’idrogeno, uno di quelli più ambiziosi è Normand’Hy, un elettrolizzatore PEM da 200 MW in costruzione a Port-Jérôme, in Normandia. Al momento, è il più grande impianto di questo tipo in cantiere a livello globale.

Questo impianto destinerà la metà dell’idrogeno prodotto alla raffineria TotalEnergies di Gonfreville, riducendo le emissioni di CO₂ dell’industria petrolchimica, mentre la parte restante servirà a decarbonizzare la mobilità e le industrie di questa regione francese.

Grazie a Normand’Hy, sarà possibile evitare l’emissione di 250.000 tonnellate di CO₂ all’anno, consolidando il posizionamento di Air Liquide come leader nella produzione di idrogeno per elettrolisi. 

La sfida della produzione su vasta scala dell’elettrolizzatore PEM 

Nel vecchio continente, Air Liquide ha avviato una joint venture con Siemens Energy per la produzione su scala industriale di elettrolizzatori PEM. L’obiettivo della partnership è consolidare una filiera dell’idrogeno a basse emissioni di carbonio in Europa, aumentando la capacità produttiva e riducendo i costi di questa tecnologia.

In questo contesto, è stata inaugurata una gigafactory a Berlino, un sito produttivo di oltre 2.000 metri quadrati che fa leva su automazione e robotica per la produzione in serie di moduli PEM. Questi componenti essenziali dell’elettrolizzatore PEM verranno poi assemblati vicino ai singoli siti di produzione di idrogeno, riducendo i costi di trasporto e aumentando l’efficienza del processo. Entro il 2025, la gigafactory punta a una capacità produttiva annua di 3 GW, un traguardo fondamentale per espandere la produzione di idrogeno a basse emissioni di carbonio su scala industriale.

Oltre alla gigafactory di Berlino, Air Liquide e Siemens Energy stanno realizzando nuovi elettrolizzatori PEM per la produzione di idrogeno in diverse regioni europee. Tra i progetti più avanzati, oltre al già citato Normand’Hy, troviamo anche l’elettrolizzatore PEM di Oberhausen, in Germania: dotato inizialmente di una capacità di 20 MW, con un’espansione prevista fino a 30 MW, l’elettrolizzatore sarà integrato nella rete locale di tubazioni Air Liquide con l’obiettivodi contribuire alla transizione energetica delle aree più industrializzate della Germania. Come? Fornendo idrogeno low-carbon destinato sia alle industrie sia alla mobilità.

Grazie a questi progetti, Air Liquide si conferma come uno degli attori chiave nella transizione energetica, contribuendo a ridurre le emissioni di CO₂ e a dare vita a un futuro sostenibile.