L’idrogeno, praticamente non si trova libero in natura. Per produrlo si parte da composti che lo contengono attivando delle reazioni chimiche che richiedono l’utilizzo di una fonte energetica secondaria. L’idrogeno, contenuto soprattutto nell’acqua, è presente anche negli idrocarburi come il metano e nelle altre sostanze organiche come la biomassa. Le fonti energetiche secondarie utilizzate per produrlo possono essere i derivati del petrolio e le altre fonti fossili nonché l’energia solare e quella eolica.
I sistemi di produzione dell’idrogeno sono numerosi e alcuni attualmente sono in fase sperimentale. Ne elenchiamo solo una parte:
Elettrolisi dell’acqua
La produzione di idrogeno mediante elettrolisi è il sistema più vecchio e viene ancora usato. Consiste nella scomposizione dell’acque nei suoi due elementi idrogeno ed ossigeno in una cella alla presenza di una sostanza elettrolita con l’impiego dell’energia elettrica. In pratica si immagazzina l’energia elettrica che può essere riottenuta nelle celle a combustione con il procedimento inverso.
La cella elettrolitica è un dispositivo polarizzato che richiede una corrente continua. Ne consegue che non può essere collegata direttamente ad un generatore elettrico di corrente alternata come un alternatore ma in questo caso occorre interporre uno stadio di raddrizzamento. E’ possibile, invece, collegare direttamente le celle elettrolitiche ai pannelli solari e ai generatori eolici ma devono essere progettate in modo di adattarsi dinamicamente alle variazioni di flusso elettrico tipiche dei sistemi di generazione elettrica da fonti rinnovabili.
Ossidazione parziale
Questo metodo permette di produrre idrogeno partendo dal carbone o da idrocarburi pesanti come oli residui della produzione petrolchimica. Si innescano delle reazioni inserendo una quantità adeguata di ossigeno e spesso anche di vapore acqueo in modo da ottenere una ossidazione (combustione) parziale delle sostanze e una produzione di idrogeno senza la necessità di una fonte di energia secondaria. Infatti l’energia necessaria viene fornita dai combustibili (carbone e idrocarburi pesanti) impiegati nella reazione che tra l’altro andranno ad inquinare l’ambiente come tutte le fonti fossili.
Gassificazione di biomassa e processi biologici
I metodi per l’estrazione di idrogeno dalla biomassa sono la gassificazione e la fermentazione.
Con la gassificazione si utilizza il vapore acqueo e si ottiene una miscela gassosa composta da idrogeno, monossido di carbonio, biossido di carbonio, metano e soprattutto azoto.
Sono vari i processi biologici che, utilizzando la biomassa, liberano idrogeno direttamente o dopo ulteriori passaggi. Uno è la fotosintesi che richiede ovviamente la luce. Un altro è la fermentazione e avviene anche al buio. In questo caso sono alghe e altri microrganismi a produrre idrogeno. Questi metodi sono ancora in fase sperimentale ma rappresentano delle opzioni importanti perché utilizzano il sole e la biomassa che sono delle fonti energetiche rigenerabili.