Idrogeno - Nuove fonti di energia
Autore: prof.ssa Carmen Capellini
Ricerca
di nuove fonti di energia
Sulla necessità di ricerca di nuove fonti di energia si può vedere ad esempio il II rapporto (1995) dell’IPCC che mette in guardia rispetto alla irreversibità del processo di cambiamento climatico indotto dal costante aumento di biossido di carbonio nell’atmosfera
Energie
alternative
per la produzione di
energia elettrica
(che è il VETTORE ENERGETICO)
|
NUCLEARE •
fissione (non risolve il
problema dell’esaurimento delle risorse né dell’impatto ambientale)
•
fusione
|
RINNOVABILI •
eolico
•
idrico
•
solare
•
biomasse
|
Economia
dell’idrogeno
L’IDROGENO non è una fonte di
energia.
E’ interessante come VETTORE ENERGETICO ausiliario non
inquinante.
Deve essere ottenuto con
impiego di energia da fonti rinnovabili e riutilizzato nelle CELLE A
COMBUSTIBILE.
Le celle a combustibile sono meccanismi efficaci di trasformazione
energetica
Caratteristiche
dell’IDROGENO
•
E’
un gas molto reattivo, incolore, inodore e insapore
•
Infiammabile
•
Ne
tossico ne corrosivo
•
Circa
14,4 volte più leggero dell’aria
•
1
volume di idrogeno liquido è pari a circa 848 volumi di idrogeno gassoso in
condizioni normali.
Problemi
principali
•
PRODUZIONE
DELL’IDROGENO
•
STOCCAGGIO
E SICUREZZA
•
PRESTAZIONI
• COSTI E DURABILITÀ DELLE CELLE A COMBUSTIBILE
Produzione
dell’idrogeno
•
REFORMING COMBUSTIBILI
FOSSILI
|
CH4 +
H2O → CO
+ 3H2 |
REAZIONE ENDOTERMICA, RICHIEDE ALTE TEMPERATURE E
L’IMPIEGO DI CATALIZZATORE |
|
CO + H2O
→ CO2 +
H2 |
PER EVITARE LE EMISSIONI DI CO2
OCCORREREBBE SEQUESTRARLA |
•
ELETTROLISI DELL’ACQUA
|
H2O
→ O2 +
2 H2 |
REAZIONE NON SPONTANEA |
•DECOMPOSIZIONE TERMICA
DELL’ACQUA
(SPONTANEA A TEMPERATURE > 2000K, QUINDI TECNOLOGICAMENTE
NON PERCORRIBILE)
• DISPOSITIVI FOTOELETTROCHIMICI
(ELETTROLISI
ALIMENTATA DIRETTAMENTE DA ENERGIA SOLARE)
Stoccaggio
e sicurezza
Come combustibile
per alimentare veicoli
Può essere
trasportato a bordo:
• Compresso in bombole
• Liquido a bassa temperatura
• Immagazzinato in idruri
metallici
• Assorbito in nanostrutture
di carbonio
Celle
a combustibile FC
|
2 H2(g)+O2(g) → 2H2O(g)
ΔG° = - 475 kJ a 298 K
|
|
Tipi
di celle
Per ottenere potenze e densità di energia
significative si devono mettere in serie più unità semplici.
I vari tipi di celle a combustibile si classificano in
base ai materiali usati come elettrodi, per l’elettrolita, per le condizioni
operative (per esempio la temperatura).
Impatto
ambientale FC
•
Confronto produzione di
inquinanti per kWh di energia prodotta
|
inquinante |
Impianto tradizionale |
FC |
|
CO2(g) |
500-900 |
250 |
|
NOx(mg) |
550-2400 |
50 |
|
SO2(mg) |
200-1200 |
<50 |
|
Polveri (ppm) |
40-180 |
20 |
Gli
impianti a Fuel Cell hanno inoltre una rumorosità molto bassa.