La sostituzione dei combustibili fossili come fonte di energia a favore di alternative green è un argomento di grande rilevanza. Tra le possibilità che aprono la strada alla riduzione delle emissioni nocive, un’attenzione sempre maggiore è riservata alle tecnologie dell’idrogeno, come le celle a combustibile, gli elettrolizzatori ad acqua e i reformer a vapore.
L‘idrogeno svolgerà un ruolo importante nella transizione dell’Unione europea verso la neutralità climatica entro il 2050. L’Unione Europea prevede la produzione di un minimo di 10 milioni di tonnellate di idrogeno rinnovabile e l’installazione di 40 GW di elettrolizzatori entro il 20301.
Anche l’Italia considera l’idrogeno una delle soluzioni fondamentali per il raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione, secondo quanto si legge nella Strategia Nazionale dell’Idrogeno2, realizzata dal Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica.
Perché questo possa accadere, è fondamentale che le aziende del comparto dispongano di strumenti all’avanguardia che consentano di creare innovazione, riducendo i rischi e aumentando l’efficienza dei processi.
Il contributo della simulazione per l’innovazione dell’idrogeno
L’integrazione della simulazione multifisica nel processo di ricerca e sviluppo offre agli ingegneri la possibilità di comprendere meglio ciascun progetto, di tenere conto di qualsiasi fenomeno fisico che possa influenzare il comportamento del dispositivo e di segnalare potenziali problemi ben prima della produzione. In questo modo, è possibile testare e ottimizzare nuove soluzioni progettuali in modo virtuale, migliorare le prestazioni e i costi e ridurre notevolmente il dispendio di tempo e risorse in fase di prototipazione.
La modellazione e la simulazione possono essere applicate a tutta la catena dell’idrogeno, a partire dai sistemi di produzione, come lo steam reforming e l’elettrolisi, fino ai metodi di stoccaggio e trasporto e, infine, alla conversione in energia adatta al consumo. Per esempio, la simulazione consente di studiare le celle a combustibile, fondamentali tra le altre cose per l’utilizzo dell’idrogeno in ambito automotive: è possibile infatti modellare gli strati attivi delle fuel cell per comprendere i fenomeni di trasporto, la cinetica dell’elettrodo, la termodinamica, la chimica dell’elettrolita e l’attività catalitica della superficie coinvolti nelle reazioni di trasferimento di carica di questi strati.
Il webinar COMSOL
Per raccontare come la simulazione possa potenziare l’innovazione nel settore dell’idrogeno COMSOL presenta un webinar che si terrà l’11 febbraio e resterà disponibile anche in seguito come risorsa on demand.
Durante l’evento online, i tecnici COMSOL racconteranno come un software di simulazione consenta ai progettisti di modellare e analizzare nella stessa interfaccia processi che coinvolgono molteplici fenomeni fisici. Mostreranno come sia possibile simulare processi come l’idrolisi o lo steam reforming e come modellare diversi tipi di celle a combustibile: celle a membrana a scambio protonico (PEMFC), a scambio di idrossido (AFC), a carbonati fusi (MCFC) e a ossido solido (SOFC). Si vedrà anche come modellare celle ed elettrolizzatori non standard e come includere facilmente flussi multifase, trasferimento di calore, proprietà termodinamiche e altro ancora. Sarà inoltre possibile vedere il software in azione in tempo reale durante una live demo.
Per consultare il programma completo e iscriversi, clicca qui
1 https://www.mase.gov.it/sites/default/files/Strategia%20Nazionale%20Idrogeno.pdf
1 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/HTML/?uri=CELEX:52023DC0156
