L’ idrogeno come combustibile Hydrogen Fuel May 25, 2004 L’ idrogeno come combustibile GCM Lecture 15

Problema dei trasporti Circa 35% del nostro consumo energetico è destinato ai trasporti La benzina e simili risolvono comodamente il problema .. Produce 11 kcalorie per grammo Ma l’efficienza dei motori è solo ca. 20% Il gas naturale è scomodo e destinato ad esaurirsi Le auto solari sono poco pratiche, con solo 1–2 CV Le auto elettriche usano batterie (ma potrebbero essere caricate con energia solare o eolica..) Le batterie danno solo 0.021 kcalorie per grammo Ma la conversione in lavoro meccanico ha 90% di efficienza Abbiamo urgente bisogno di un sostituto della benzina A.A. 2007/8

L’ idrogeno?? Se ci fossero in natura sacche di idrogeno sarebbe fantastico perchè l’ H bruciando produce 32 kcalorie/grammo - attraverso la semplice reazione : 2H2 + O2  2H2O Ma : Non esistono sacche naturali di H Poi è estremamente voluminoso come gas ca. 11000 volte meno denso della benzina… Pertanto, soprattuto per la prima ragione: H non si può considerare una sorgente alternativa di energia A.A. 2007/8

Estrazione dell’ H L’ H può però essere estratto da sostanze naturali, come e soprattuto dall’acqua (H2O) Ma l’ H si trova nell’acqua come risultato di una reazione chimica che ha prodotto energia Per riaverlo indietro occorre fornire energia! L’energia necessaria per produrre H si può prendere da altre sorgenti tradizionali e dunque H non è di per sè una sorgente ma solo un veicolo intermedio di energia. Ne vale la pena??? A.A. 2007/8

Elettrolisi H viene estratto dall’acqua mediante elettrolisi, fornendo energia elettrica Ossia facendo passare una corrente che dissocia H ed O (il doppio di H che di O) in ioni H+ e O- H+ va al catodo negativo e O- all’anodo positivo Le bolle di H vengono raccolte. A.A. 2007/8

Abbiamo risolto?? Bruciando l’H, ossia ricombinandolo con O per formare acqua, si produce energia pulitissima Ma dobbiamo fare bene i conti. Se per l’elettrolisi si usa energia elettrica di centrali tradizionali per es. a carbone, si producono ton di CO2, SO2 e altre schifezze L’efficienza complessiva è data da quella della centrale (ca. 33%) per quella dell’ elettrolisi (ca. 65%) per quella del motore (ottimistico 65% con fuel cells?) = 14% Ma allora è più efficiente bruciare benzina tradizionale (20% ) A.A. 2007/8

Ma allora? L’unica soluzione sensata appare quella di usare fonti alternative pulite (solare, eolico, idro, geo) per ricavare H con elettrolisi Ma se vogliamo risolvere completamente il problema dei trasporti (che richiede il 35% di tutta l’energia) attraverso l’ H dobbiamo aumentare molto la produzione di energia elettrica e questo non appare purtroppo molto realistico se non si ricorre al nucleare… A.A. 2007/8

Fuel Cells Nelle Fuel cells essenzialmente si fa il contrario esatto che nell’elettrolisi, ossia si ricava en. Elettrica legando H e O per riformare acqua L’efficienza teorica max è 83%, ma il valore 65% è realistico Da confrontare con 20–25% delle macchine termiche A.A. 2007/8