Produzione di idrogeno

Produzione da steam reforming di metano

Steam reforming da energia solare Steam cracking da energia solare

Elettrolisi dell’acqua Accoppiamento energia solare – elettrolisi

Schema di elettrolisi da fotovoltaico

Celle a combustibile (Fuel Cells) Continuo apporto dei reagenti Ossidazione: H2 + 2OH-  2H2O +2e- Riduzione: 1/2O2 + H2O + 2e-  2OH- Globale: H2 + 1/2O2  H2O ΔE = 0.7 V (uso di rack di celle)

Tipi di celle a combustibile PEFC Elettrodi: C grafite + catalizzatore (leghe di Pt) Elettrolita: membrana perfluorurata T funzionamento: 70 – 100 °C PAFC Elettrolita: soluzione concentrata di H3PO4 T funzionamento: 200 °C MCFC Elettrolita: miscela di carbonati fusi T funzionamento: 650 -750 °C SOFC Elettrolita: ZrO2 + Y2O3 Anodo: NiO/ZrO2 Catodo: La(Sr)MnO3 T funzionamento: 900 – 1000 °C AFC Elettrolita: soluzioni acquose di KOH T funzionamento: 70 – 110 °C

Pile zinco - aria Accumulatori (pile a combustibile) particolari: Zn = combustibile O2 = comburente Anodo: Zn + 4OH-  Zn(OH)42- + 2e- Catodo: O2 + H2O + 4e-  4OH- Elettrolita: Zn(OH)42-  ZnO + 2OH- + H2O Globale: 2Zn + O2  2ZnO ΔE° = 1.65 V A = separatore B = anodo + elettrolita C = rivestimento D = isolante E = rivestimento catodo F = presa d’aria G = collettore corrente H = distributore d’aria I = membrana semipermeabile Pile ricaricabili solo in condizioni particolari (centri di rigenerazione)

Dispositivi fotoelettrochimici Celle di Grätzel (DSSC) S(adsorbito) + hv→ S°(adsorbito) S°(adsorbito) → S+(adsorbito) + e-(iniettato) S+(adsorbito) + 3/2 I- → 1/2 I-3 + S(adsorbito) I-3 (catodo) + 2e- → 3I-(catodo) S°(adsorbito) → S(adsorbito) S+(adsorbito) + e-(TiO2) → S(adsorbito) I-3 (anodo) + 2e-(TiO2) → 3I-(anodo)

Dispositivi fotoelettrochimici Finestre elettrocromiche Normalmente un dispositivo elettrocromico è costituito da: due strati di conduttore trasparente un film elettrocromico (si colora) un conduttore ionico (trasporta M+) un controelettrodo (chiude il circuito elettrico) WO3 + xM+ + xe-  MxWO3 (catodica) (trasparente) (blu) FeII[FeII(CN)6]2-  FeIII[FeII(CN)6]- + e- (anodica)

Riferimenti bibliografici S. Natoli, M. Calatozzolo, “Tecnologie chimiche industriali”, Edisco Torino (Voll. 1-3) K. Weissermel, H.-J. Arpe, “Industrial Organic Chemistry”, Wiley-VCH, 3° Ed. (1997) I. Pasquon, “Chimica industriale 1”, Clup Milano (1970) M. Schiavello, L. Palmisano, “Fondamenti Di Chimica”, EdiSES Napoli, 3° ed. (2010) R. Michelin, A. Munari, “Fondamenti Chimici Delle Tecnologie”, Cedam Padova, 2° ed. (2008) W. Brown – T. Poon “Introduzione alla Chimica Organica”, EdiSES Napoli, 5° ed. (2012) Dispense del corso di “Chimica con fondamenti di chimica organica”, corso di Laurea in Ingegneria industriale, Università di Trento, A.A. 2012/2013