Attualmente, le tecnologie di stoccaggio dell'idrogeno più comuni includono lo stoccaggio gassoso ad alta pressione, lo stoccaggio criogenico in liquido e lo stoccaggio allo stato solido. Tra queste, lo stoccaggio gassoso ad alta pressione si è affermato come la tecnologia più matura grazie al suo basso costo, al rapido rifornimento di idrogeno, al basso consumo energetico e alla struttura semplice, che la rendono la tecnologia di stoccaggio dell'idrogeno preferita.
Quattro tipologie di serbatoi per lo stoccaggio dell'idrogeno:
Oltre ai nuovi serbatoi compositi di tipo V senza rivestimenti interni, sono entrati nel mercato quattro tipi di serbatoi per lo stoccaggio dell'idrogeno:
1. Serbatoi interamente metallici di tipo I: questi serbatoi offrono una maggiore capacità a pressioni di esercizio comprese tra 17,5 e 20 MPa, con costi inferiori. Sono utilizzati in quantità limitate per autocarri e autobus alimentati a CNG (gas naturale compresso).
2. Serbatoi compositi con rivestimento metallico di tipo II: Questi serbatoi combinano rivestimenti metallici (tipicamente in acciaio) con materiali compositi avvolti in direzione circonferenziale. Offrono una capacità relativamente elevata a pressioni di esercizio comprese tra 26 e 30 MPa, con costi moderati. Sono ampiamente utilizzati per applicazioni su veicoli a metano (CNG).
3. Serbatoi interamente compositi di tipo III: questi serbatoi presentano una capacità inferiore a pressioni di esercizio comprese tra 30 e 70 MPa, con rivestimenti metallici (acciaio/alluminio) e costi più elevati. Trovano applicazione nei veicoli leggeri a celle a combustibile a idrogeno.
4. Serbatoi compositi rivestiti in plastica di tipo IV: questi serbatoi offrono una capacità inferiore a pressioni di esercizio comprese tra 30 e 70 MPa, con rivestimenti realizzati in materiali quali poliammide (PA6), polietilene ad alta densità (HDPE) e poliestere (PET).
Vantaggi dei serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno di tipo IV:
Attualmente, i serbatoi di tipo IV sono ampiamente utilizzati nei mercati globali, mentre i serbatoi di tipo III dominano ancora il mercato commerciale dello stoccaggio dell'idrogeno.
È risaputo che quando la pressione dell'idrogeno supera i 30 MPa, può verificarsi un infragilimento da idrogeno irreversibile, che porta alla corrosione del rivestimento metallico e alla formazione di crepe e fratture. Questa situazione può potenzialmente causare perdite di idrogeno e conseguenti esplosioni.
Inoltre, l'alluminio metallico e la fibra di carbonio nello strato di avvolgimento presentano una differenza di potenziale, il che rende il contatto diretto tra il rivestimento in alluminio e l'avvolgimento in fibra di carbonio soggetto a corrosione. Per prevenire questo problema, i ricercatori hanno aggiunto uno strato di protezione dalla corrosione da scarica tra il rivestimento e lo strato di avvolgimento. Tuttavia, ciò aumenta il peso complessivo dei serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno, con conseguenti difficoltà logistiche e costi aggiuntivi.
Trasporto sicuro dell'idrogeno: una priorità.
Rispetto ai serbatoi di tipo III, i serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno di tipo IV offrono vantaggi significativi in termini di sicurezza. In primo luogo, i serbatoi di tipo IV utilizzano rivestimenti non metallici composti da materiali compositi come poliammide (PA6), polietilene ad alta densità (HDPE) e poliestere (PET). La poliammide (PA6) offre un'eccellente resistenza alla trazione, resistenza agli urti e un'elevata temperatura di fusione (fino a 220 °C). Il polietilene ad alta densità (HDPE) presenta un'eccellente resistenza al calore, resistenza alla fessurazione da stress ambientale, tenacità e resistenza agli urti. Grazie al rinforzo con questi materiali compositi plastici, i serbatoi di tipo IV dimostrano una resistenza superiore all'infragilimento da idrogeno e alla corrosione, con conseguente maggiore durata e sicurezza. In secondo luogo, la leggerezza dei materiali compositi plastici riduce il peso dei serbatoi, con conseguente riduzione dei costi logistici.
Conclusione:
L'integrazione di materiali compositi nei serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno di tipo IV rappresenta un significativo progresso in termini di sicurezza e prestazioni. L'adozione di rivestimenti non metallici, come poliammide (PA6), polietilene ad alta densità (HDPE) e poliestere (PET), offre una maggiore resistenza all'infragilimento da idrogeno e alla corrosione. Inoltre, la leggerezza di questi materiali compositi plastici contribuisce a ridurre il peso e i costi logistici. Poiché i serbatoi di tipo IV sono sempre più diffusi sul mercato e quelli di tipo III rimangono predominanti, il continuo sviluppo delle tecnologie di stoccaggio dell'idrogeno è fondamentale per realizzare appieno il potenziale dell'idrogeno come fonte di energia pulita.
Data di pubblicazione: 17 novembre 2023