Alessio ha chiesto in Matematica e scienzeChimica · 6 anni fa

Qualè il metodo più efficente per creare una cella per l' idrolisi ad alto rendimento?

Questo vi sembra un metodo efficace? http://www.youtube.com/watch?v=cqjn3mup1So

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10 punti a chi mi fornisce la maggior quantità di info...cercate di essere più chiari possibile.

Aggiornamento:

X Michele: A cosa si andrebbe incontro ad utilizzare dell' acciaio 316l al posto del Pt sull' anodo?

Quali sono i parametri su cui agire per ottimizzare il rendimento?

Cosa ne pensi di questa?dici che è più efficente?http://www.youtube.com/watch?v=y2bL8IjaJnI

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2 risposte

Classificazione
  • 6 anni fa
    Migliore risposta

    Il metodo proposto dal video è sicuramente il più efficiente che si possa realizzare con materiale facilmente reperibile. L'unica ottimizzazione al progetto consiste nel ridurre ulteriormente la distanza tra anodi e catodi (che è stata fatta con rondelle di nylon). Questo può portare però anche ad una peggioramento nell'evaquazione dei prodotti gassosi tra le piastre (l'aderenza di bolle gassose sulle piastre riduce la superficie disponibile d'elettrodo).

    Non è comunque una cella per l'idrolisi comune, in quanto non divide i prodotti del catodo H2 da quelli dell'anodo O2, (questo però la rende più divertente perchè produce direttamente una miscela esplosiva stechiometrica).

    Le celle reali ha più alta efficienza sono molto simili alle PEMFC (celle a combustibile) cioè l'elettrolito di supporto non c'è (nel video si trattava di KOH), al suo posto c'è una membrana a scabio ionico con gruppi acidi quali solfonati

    ---SO3H, queste membrane hanno nome commerciale di Nafion. Praticamente la membrana fa da separatore tra anodo e catodo quindi la distanza tra i due è veramente piccola (non sò esattamente quanto ma penso si parli di decimi di millimetro). In queste celle si alimenta solo acqua distillata e anodo e catodo sono forati per permettere l'evaquazione dei gas da dietro. Inoltre data l'alta sovratensione dell'ossigeno su quasi tutti i metalli l'anodo presenta sulla superficie dei metalli catalitici il cui più propabile credo sia il Pt, proprio per questo il costo delle celle è molto elevato.

    Se ti iteressa la produzione di idrogeno come fonte primaria di energia, è meglio che ti disilludi subito.

    Se ti interessa come vettore energetico come detto da Vincenzo, la via elettrolitica al giorno d'oggi è la più costosa, infatti l'idrogeno oggi viene prodotto per la maggior parte per gasificazione del carbone e steam reforming di gas naturale.

    Se ti interessa per far scoppiare le bottiglie, il progetto del video è ottimale, è piuttosto efficiente gia così come è stato disegnato.

    Credo di averti dato abbastanza spunti per una ricerca autonoma, per approfondire cerca su internet, perchè l'argomento è vasto e certo quì non posso fornirti una spiegazione esaustiva delle leggi che governano l'efficienza di una cella (nel senso: ti ho detto quali sono le celle ha più alta efficienza ma non ti ho detto i parametri sui quali si agisce per migliorare l'efficienza e il perchè).

    Quella cosa nel video non l'ho mai vista, come dice il tipo non è un elettrolisi, e da quel poco che ho capito dato che non capisco bene l'inglese si formerebbe CO e H2, praticamente una specie di gasificazione del carbone (in questo caso l'elettrodo in grafite), il calore è fornito dall'arco elettrico. Non saprei dirti nulla sul rendimento inquanto non viene data la portata del gas in uscita (se lo dicono io non l'ho sentito perche non sò l'inglese). Poi se la produzione è elevata il pezzo di graffite si consuma e va continuamente avvicinato, in pratica ti servirebbe una sbarra lunga da spingere in avanti via via che si consuma.

    La grafite comunque costa, nel senso: anche se il processo fosse eccezionalmente efficiente bisognerebbe sostituire la grafite con qualcosa d'altro come per esempio carbone (non ho ancora capito il tuo fine e mi vedo costretto a darti più risposte del necessario, magari che non ti interessano, quli l'economia oltre che l'efficienza del processo in sè, vedi i 3 Se di sopra).

    Per la tua prima domanda invece ti dico che l'acciaio inox (l sta per low carbon? ho fatto metallurgia, ma male e non mi è piaciuta preferisco corrosione). resiste ottimamente nelle condizioni dell'esperienza, il punto è che la sovratensione dell'ossigeno è più bassa sull platino che sul ferro (o ossidi di ferro o cromo che siano sulla superficie) forse un acciao speciale ad alto tenore di Nichel potrebbe lavorare meglio ma non sò. Tra due celle identiche nel design, se una ha un anodo anche solo placcato di Pt e l'altra di acciao normale, affinche entrambe assorbano la stessa corrente (=stessa produzione di H2 e O2 vedi risposta di Vincenzo, 96485 C=0.5 moli di H2 e 0.25 di O2, il redimento di corrente dovrebbe essere quasi unitario) la cella seza il Pt dovra lavorare ad una DDP più alta (magari neanche mezzo V ma questo industrialmente ha una certa importanza, perchè la potenza assorbita è W=V*A, che assorbita per un certo periodo di tempo, magari ore e divisa per 1000 ti dà i kWh cioè quelli che paghi all'enel).

    P.S

    La sovratensione è funzione della densità di corrente sull'elettrodo, percui aumentare le superfici d'elettrodo contribuisce a diminuire la sovratensione vedi equazione di Butler-Volmer e sovratensione su wikipedia, non guardare sovratensione per polarizzazione di concentrazione (che comunque anche questa diminuisce con la densità di corrente) perchè in questo caso non ce l'hai.

    • con una cella di medesimo design devi fornire più V

  • 6 anni fa

    Le celle generano ossigeno-idrogeno in proporzione alle superfici conduttrici. Più ampia è la superficie, più aumenta la produzione (Legge di Faraday). All'aumentare della superficie, però, corrisponde uno specifico consumo di corrente (sempre la stessa legge di Faraday), per cui per avere un "Coulomb" di elettroni al secondo (1A/s) spendi 94500 cariche elettriche. In teoria si può produrre tutta la miscela ossigeno-idrogeno che desideri, basta avere corrente continua disponibile, tuttavia il rendimento e la seconda legge della termodinamica, rendono lo sforzo quasi inutile.

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