Studio di sistemi per la produzione distribuita di idrogeno e syngas basati su reforming autotermico catalitico multifuel

Allo stato dell’arte l’idrogeno viene ottenuto prevalentemente con processi di ossidazione del gas naturale o come prodotto di scarto del cracking dell’etilene. Solo in piccolissima parte l’idrogeno complessivamente impiegato a livello mondiale viene realizzato mediante processi elettrolitici alimentati con energia elettrica. La tecnologia di ossidazione del gas naturale attualmente utilizzata risulta sostenibile da un punto di vista del costo industriale solo se applicata su larga scala, quindi mediante impianti caratterizzati da una produttività oraria tipicamente dell’ordine di centinaia/ migliaia di Nm3/h e soprattutto da inerzie significative che ne permettono un funzionamento a regime su cicli continui. Per questo motivo tale tecnologia trova sbocco preferenziale nell’applicazione in impianti petrolchimici di trattamento degli idrocarburi e pertanto il suo sfruttamento direttamente nei centri urbani o comunque nelle aree nelle quali non sono presenti grandi insediamenti industriali risulta limitato. La tecnologia basata sull’elettrolisi dell’acqua viene utilizzata in misura ridotta rispetto alle dimensioni del settore dell’idrogeno in quanto la stessa implica l’utilizzo di notevoli quantità di energia elettrica in relazione al volume di idrogeno effettivamente prodotto e pertanto risulta penalizzata in molti contesti dal costo dell'energia elettrica che la rende scarsamente competitiva. Gli aspetti sopra descritti limitano di fatto le logiche di produzione distribuita dell’idrogeno utilizzato come vettore energetico per applicazioni nel campo della mobilità sostenibile, degli ausiliari di potenza ad emissioni zero, etc. Il presente lavoro di ricerca è stato finalizzato a superare tale stato dell’arte acquisendo le conoscenze necessarie a sviluppare a livello di prototipo preindustriale una tecnologia innovativa per la produzione di idrogeno attraverso un processo di reforming auto termico di metano e di combustibili liquidi e successive fasi di purificazione del gas prodotto in grado di produrre fino a 10 Nm3/h di idrogeno con cicli di accensione e spegnimento rapidi. Il suddetto processo di fatto riutilizza il calore sprigionato nella reazione di combustione/ossidazione per riscaldare i reagenti in ingresso alla stessa reazione e le successive sezioni di raffinamento autosostenendosi così termicamente con conseguente miglioramento dell’efficienza complessiva del sistema.