Fattibilità tecnica ed economica di un impianto per la produzione di idrogeno da elettrolisi dell'acqua: applicazione ad un caso studio del settore ferroviario

Il peggioramento delle condizioni climatiche del pianeta sta impegnando le nazioni e la comunità scientifica nella ricerca di soluzioni sostenibili per contenere l’impatto ambientale delle attività umane. In questo contesto, l’idrogeno è considerato uno dei pochi vettori energetici potenzialmente a zero emissioni. Questo elaborato esamina la tecnologia degli elettrolizzatori alcalini, che grazie alla loro maturità e minor costo rispetto agli altri processi di elettrolisi, rappresenta uno dei metodi più sostenibili per la produzione di idrogeno. Vengono esposte le potenzialità di tali apparecchi ed i traguardi raggiunti nel miglioramento dell'efficienza. Inoltre, viene presentato lo stato dell’arte della tecnologia, identificandone le problematiche più significative che limitano le prestazioni, nonché le sfide da superare per ampliarne l'utilizzo. Una delle questioni più importanti di questi apparecchi riguarda gestione delle bolle, che dipende dalla densità di corrente della cella e dalle caratteristiche superficiali dell'elettrodo, ma che influenza a sua volta le sovratensioni e le prestazioni complessive del sistema. Si fornisce inoltre una revisione dei modelli computazionali relativi alla caratterizzazione statica degli elettrolizzatori alcalini, con particolare attenzione all’analisi degli effetti della pressione. Per approfondire le implicazioni di questo parametro, è presentato il funzionamento di due prototipi, rispettivamente di bassa e media pressione, tramite degli schemi di impianto. Infine, l'elaborato propone delle considerazioni economiche e di impatto ambientale per l’utilizzo dell'idrogeno nella mobilità ferroviaria.