Nel laboratorio dell'idrogeno del Fraunhofer ILT, i ricercatori presentano l'intera catena di processo - dalla simulazione ai test fino alla produzione di componenti e sistemi per la tecnologia dell'idrogeno.
La domanda industriale globale di idrogeno prodotto in modo sostenibile è in costante aumento. Tuttavia, attualmente mancano elettrolizzatori sufficienti per convertire in modo efficiente l'energia verde in idrogeno. Solo con una tecnologia di elettrolisi scalabile e potente possiamo sfruttare appieno il potenziale delle energie rinnovabili.
Nel ottobre 2025 è iniziato il progetto di ricerca 'Saldatura e taglio di reticolati supportati da IA per la produzione efficiente di elettrolizzatori' (KISSSEs). L'obiettivo del progetto comune è sviluppare una tecnologia che consenta una produzione di elettrolizzatori più economica. Invece di reticolati costosi rivestiti in metalli nobili, i ricercatori del Fraunhofer ILT e di due partner regionali puntano all'uso di reticolati saldati al laser con la massima conduttività elettrica possibile.
I ricercatori del Fraunhofer ILT identificano con intelligenza artificiale (IA) i punti ottimali per la saldatura laser in reticolati complessi, migliorando così la conduttività. La saldatura precisa di questi punti con il laser riduce significativamente le resistenze di transizione elettrica nei reticolati in titanio e sostituisce costosi rivestimenti in metalli nobili. I processi di taglio laser supportati da IA ottimizzano inoltre i bordi, aumentando ulteriormente l'efficienza degli elettrolizzatori.
'I nostri modelli di IA riconoscono anche geometrie di reticolati irregolari i punti di saldatura ottimali, consentendo così contatti riproducibili con resistenza inferiore', spiega Zhiheng Ye, esperta di idrogeno al Fraunhofer ILT. 'In questo modo creiamo le basi per una produzione di elettrolizzatori scalabile e a risparmio di risorse.'
Elettrolisi PEM
La tecnologia affrontata nel progetto utilizza una membrana a scambio protonico (PEM) per l'elettrolisi. In questo processo, la membrana conduttiva per protoni separa l'acqua elettrochimicamente in idrogeno e ossigeno. Essa funge anche da elettrolita e barriera ai gas, consentendo così un funzionamento compatto e dinamicamente regolabile.
I sistemi a membrana a scambio protonico si caratterizzano per un'alta densità di potenza, tempi di risposta brevi e un'eccellente capacità a carico parziale, il che favorisce il loro utilizzo soprattutto in combinazione con fonti di energia rinnovabile fluttuanti. Gli stack PEM del partner di progetto iGas energy producono fino a 260 metri cubi normali di idrogeno all'ora. Questo corrisponde al volume di un grande pallone aerostatico. La possibilità di accoppiare gli stack garantisce la scalabilità della potenza.
Valorizzazione regionale
Nel progetto, il Fraunhofer ILT collabora con iGas energy. L'azienda di ingegneria e idrogeno ha sviluppato con l'elettrolizzatore verde un impianto di elettrolisi modulare ad alta pressione basato su PEM, oltre a una piattaforma di stack PEM scalabile con il nome di prodotto ELZA.
D'altra parte, è coinvolta la dLS LichtSchneiderei, uno spin-off del Fraunhofer ILT specializzato nella produzione di precisione con un forte focus sulla tecnologia laser e di lavorazione per piastre bipolari nella tecnologia delle celle a combustibile e dell'idrogeno.
Il Fraunhofer ILT è responsabile dello sviluppo e dell'ottimizzazione dei processi di saldatura e taglio basati su laser per KISSSEs, nonché dei modelli di IA per il riconoscimento delle strutture. iGas energy fornisce la competenza di sistema elettrochimico, sviluppa modelli di flusso e celle e valida i componenti nel funzionamento dell'elettrolizzatore. La dLS LichtSchneiderei trasferisce i parametri di taglio nella produzione industriale, produce pezzi di prova e accompagna il trasferimento su impianti di produzione.
'L'idrogeno è una componente importante di vari settori in Germania e dovrebbe essere prodotto in modo 'verde' in futuro. L'elettrolisi PEM rappresenta qui una tecnologia chiave centrale.', sottolinea Karl-Heinz Lentz, amministratore delegato di iGas energy. 'L'insediamento di questo processo e della relativa catena di valore può contribuire in modo decisivo al successo della transizione strutturale nella regione del Reno.'
Questa stretta cooperazione regionale nella regione del Reno rafforza la base tecnologica di un'economia dell'idrogeno competitiva e stabilisce standard per reti di valorizzazione innovative e localmente radicate nel settore energetico.
KISSSEs è sostenuto nell'ambito del programma DigiRess dal governo del Nord Reno-Westfalia e dal Ministero federale per l'ambiente, la protezione del clima, la conservazione della natura e la sicurezza nucleare.
Contatto:
