1. Metodi di produzione:
* Riforma del metano a vapore (SMR): Il metodo più comune, SMR prevede la reazione di gas naturale (metano) con vapore ad alte temperature (700-1000 ° C) e pressioni (20-30 bar) in presenza di un catalizzatore di nichel. Ciò produce una miscela di idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica. La CO viene quindi convertita in CO2 attraverso la reazione di cambio del gas acqua e la CO2 rimanente viene rimossa per ottenere idrogeno puro.
* Ossidazione parziale (POX): Questo metodo utilizza ossigeno per ossidare parzialmente idrocarburi, producendo idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica. Funziona a temperature e pressioni più elevate rispetto a SMR.
* Riformamento autotermico (ATR): Una combinazione di SMR e POX, ATR utilizza sia il vapore che l'ossigeno per l'ossidazione dell'idrocarburo, raggiungendo rese di idrogeno più elevate e emissioni di CO più basse.
* Elettrolisi: L'elettrolisi utilizza l'elettricità per dividere le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno. Questo metodo sta guadagnando popolarità grazie al suo potenziale per la produzione di idrogeno rinnovabile mediante energia solare o eolica.
* Gasificazione: La gassificazione converte la biomassa, il carbone o altri materiali carbonacei in una miscela di gas combustibile (Syngas) contenente idrogeno, CO e altri componenti. Questo metodo offre un percorso per la produzione di idrogeno da risorse rinnovabili.
2. Purificazione:
* Adsorption azionario a pressione (PSA): Questo metodo utilizza adsorbenti selettivi per rimuovere impurità come CO2, N2 e idrocarburi dall'idrogeno. Il processo prevede la pressurizzazione della miscela di gas, consentendo all'adsorbente di catturare impurità e quindi depressionare per rilasciare l'idrogeno puro.
* Separazione della membrana: Questo metodo utilizza membrane semi-permeabili per separare l'idrogeno da altri gas. Le membrane consentono all'idrogeno di passare attraverso le impurità.
* Separazione criogenica: Questo processo prevede il raffreddamento della miscela di idrogeno a temperature molto basse, causando impurità a liquefare ed essere rimosso.
* Assorbimento chimico: Alcuni prodotti chimici, come le ammine, possono assorbire CO2 e altre impurità dall'idrogeno.
3. Storage e distribuzione:
* Archiviazione ad alta pressione: L'idrogeno compresso può essere conservato in serbatoi ad alte pressioni (fino a 700 bar).
* stoccaggio di idrogeno liquido: L'idrogeno può essere liquefatto a -253 ° C per lo stoccaggio e il trasporto.
* Idridi di metallo: Alcuni metalli possono assorbire l'idrogeno, formando un idruro di metallo solido. Ciò consente un'archiviazione sicura e compatta.
* Pipeline: L'idrogeno può essere trasportato attraverso condutture, simile al gas naturale.
4. Applicazioni:
* Celle a combustibile: L'idrogeno viene utilizzato come combustibile nelle celle a combustibile, producendo elettricità con acqua come unico sottoprodotto.
* Processi industriali: L'idrogeno viene utilizzato in vari processi industriali, tra cui la sintesi dell'ammoniaca, la produzione di metanolo e la raffinazione del petrolio.
* Trasporto: L'idrogeno viene utilizzato come carburante per i veicoli, fornendo un'alternativa a emissioni zero ai combustibili fossili.
Il processo specifico per la produzione e la purificazione dell'idrogeno dipende da vari fattori, come la materia prima, la purezza desiderata e il costo. È in corso ricerche per migliorare l'efficienza, ridurre i costi e sviluppare metodi di produzione di idrogeno rinnovabili.
