La crescente necessità di ridurre le emissioni nel settore navale e off-shore ha stimolato lo sviluppo di sistemi integrati di produzione di idrogeno da elettrolisi dell’acqua di mare. Il presente studio analizza le possibili architetture per sistemi combinati di trattamento acqua ed elettrolizzatori, con applicazioni su scala di laboratorio e implementazioni on-board e in aree portuali. L’analisi integra studi sperimentali, risultati di letteratura e valutazioni tecnico-economiche, con l’obiettivo di identificare le tecnologie di pre-trattamento dell’acqua più idonee per alimentare elettrolizzatori PEM e AEM, minimizzando il degrado dei materiali e garantendo elevata efficienza operativa. Tra le tecnologie considerate, l’osmosi inversa (RO) si distingue per la capacità di rimuovere efficacemente ioni cloruro e bivalenti, integrabile con sistemi di recupero energetico per un’efficienza di recupero compresa tra il 60% e il 75%. Il documento confronta le caratteristiche dei due principali tipi di elettrolizzatori: i PEM, con elevata densità di corrente e risposta rapida ma sensibili alla purezza dell’acqua e costosi, e gli AEM, potenzialmente compatibili con acqua parzialmente trattata ma ancora in fase di sviluppo per migliorare efficienza e durabilità. Diverse strategie di integrazione tra trattamento acqua ed elettrolisi sono state valutate, dall’elettrolisi diretta con pre-trattamento minimo, più economica ma meno efficiente, a sistemi combinati di RO ed elettrodialisi, più complessi ma in grado di garantire maggiore purezza e durata dei componenti. Infine, sono state considerate soluzioni ingegneristiche immediatamente implementabili, come sistemi compatti di RO con elettrolizzatori PEM protetti da materiali avanzati resistenti alla corrosione marina, rappresentando un compromesso tra prestazioni, semplicità e disponibilità sul mercato. Questo lavoro contribuisce a delineare percorsi pratici e sostenibili per l’adozione dell’idrogeno nel settore marittimo e portuale.
Analisi delle possibili architetture di sistema di trattamento acqua ed elettrolizzatore
I. Belviso;S. Siracusano;N. Randazzo;M. Bottari;L. Andaloro
2025
Abstract
La crescente necessità di ridurre le emissioni nel settore navale e off-shore ha stimolato lo sviluppo di sistemi integrati di produzione di idrogeno da elettrolisi dell’acqua di mare. Il presente studio analizza le possibili architetture per sistemi combinati di trattamento acqua ed elettrolizzatori, con applicazioni su scala di laboratorio e implementazioni on-board e in aree portuali. L’analisi integra studi sperimentali, risultati di letteratura e valutazioni tecnico-economiche, con l’obiettivo di identificare le tecnologie di pre-trattamento dell’acqua più idonee per alimentare elettrolizzatori PEM e AEM, minimizzando il degrado dei materiali e garantendo elevata efficienza operativa. Tra le tecnologie considerate, l’osmosi inversa (RO) si distingue per la capacità di rimuovere efficacemente ioni cloruro e bivalenti, integrabile con sistemi di recupero energetico per un’efficienza di recupero compresa tra il 60% e il 75%. Il documento confronta le caratteristiche dei due principali tipi di elettrolizzatori: i PEM, con elevata densità di corrente e risposta rapida ma sensibili alla purezza dell’acqua e costosi, e gli AEM, potenzialmente compatibili con acqua parzialmente trattata ma ancora in fase di sviluppo per migliorare efficienza e durabilità. Diverse strategie di integrazione tra trattamento acqua ed elettrolisi sono state valutate, dall’elettrolisi diretta con pre-trattamento minimo, più economica ma meno efficiente, a sistemi combinati di RO ed elettrodialisi, più complessi ma in grado di garantire maggiore purezza e durata dei componenti. Infine, sono state considerate soluzioni ingegneristiche immediatamente implementabili, come sistemi compatti di RO con elettrolizzatori PEM protetti da materiali avanzati resistenti alla corrosione marina, rappresentando un compromesso tra prestazioni, semplicità e disponibilità sul mercato. Questo lavoro contribuisce a delineare percorsi pratici e sostenibili per l’adozione dell’idrogeno nel settore marittimo e portuale.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
