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L'IDROGENO COME STRUMENTO PER ACCUMULARE ENERGIA

» INTRODUZIONE ALL'IDROGENO

» LE APPLICAZIONI DELL'IDROGENO

» FUELCELLS - CELLE A COMBUSTIBILE

» PRODUZIONE DI IDROGENO CON ENERGIA SOLARE MEDIANTE DECOMPOSIZIONE TERMICA DELL'ACQUA

INTRODUZIONE ALL'IDROGENO

L’idrogeno non è una fonte di energia, bensì un mezzo per accumularla, un portatore di energia che potrà cambiare in futuro molti settori della nostra vita e, con la cella a combustibile, potrebbe rivoluzionare l’intero sistema energetico, sia come combustibile nel traffico o, come fornitore di energia per produrre elettricità e calore.
In tutti questi settori, l’idrogeno consente l’uso di fonti energetiche rinnovabili.
Grazie all’idrogeno prodotto con il sole, in futuro sarà possibile cucinare o viaggiare con l’energia solare o eolica.

Documento completo sull'introduzione all'idrogeno

LE APPLICAZIONI DELL'IDROGENO

L’idrogeno può essere usato in applicazioni fisse, mobili e portatili.

APPLICAZIONI FISSE

La più importante applicazione fissa di idrogeno e di celle a combustibile è la produzione contemporanea di energia elettrica e calore in una centrale di cogenerazione.
Il vantaggio è l’alto rendimento del sistema e lo sfruttamento ottimale dell’energia primaria.
Nel sistema può essere anche integrata l’energia solare.
Con un impianto fotovoltaico si produce, durante il giorno, energia elettrica che alimenta un elettrolizzatore che, da parte sua, produce idrogeno il quale, durante la notte e con l’ausilio di una cella a combustibile, viene trasformato in corrente elettrica e in calore. L’idrogeno accumula quindi l’energia solare per quei periodi in cui non c’e sole.

APPLICAZIONI MOBILI

Tutti i veicoli oggi usati potrebbero essere alimentati con idrogeno.
Ci sono due tecniche che si possono applicare:
  1. la combustione di idrogeno in normali motori in sostituzione della benzina;
  2. l’uso di una cella a combustibile che genera energia elettrica che a sua volta alimenta un motore elettrico.
L’uso di celle a combustibile ha innegabilmente dei vantaggi:
  • il prodotto della combustione è solo acqua
  • il funzionamento è silenzioso
  • il rendimento è maggiore rispetto a quello di un motore convenzionale a combustione interna.
  • si risparmia quindi energia
Quando l’automobile si ferma al semaforo, il motore si spegne automaticamente e quando si riavvia il veicolo la rumorosità è notevolmente minore. Le nostre città potrebbero essere molto meno rumorose di quanto non siano.

APPLICAZIONI PORTATILI

Un campo molto vasto di applicazione di celle a combustibile e di idrogeno è l’alimentazione di apparecchi portatili: telefoni cellulari, computer, walkman, camera video, ecc.

Molti altri apparecchi potrebbero essere alimentati con questa tecnologia.
La durata di una carica di idrogeno è maggiore di quella delle convenzionali batterie e, quando si esaurisce si deve solo sostituire una cartuccia.
Le cartucce vuote possono essere nuovamente riempite.
Celle a combustibile ancora più piccole potrebbero essere installate nei telefoni cellulari.

Esistono già dei prototipi con una durata di 50 ore.
Sono in fase di studio anche applicazioni con una maggiore capacità.

Negli Stati Uniti sono già in uso sistemi d’illuminazione per cantieri isolati non forniti dalla rete elettrica.
Con un serbatoio di adeguata dimensione questi sistemi possono funzionare per settimane e sono meno costosi delle batterie della stessa capacità.

Documento completo sulle applicazioni dell'idrogeno

FUELCELLS - CELLE A COMBUSTIBILE

Dalle comuni pile elettriche, le celle a combustibile si differenziano in quanto sono basate su una reazione di combustione controllata, in cui il combustibile è idrogeno (H2) e il comburente è ossigeno (O): il prodotto finale è acqua (H2O).

Gli elettrodi, l’anodo e il catodo, sono immersi in un elettrolita che può essere di vario tipo (acido fosforico, da carbonati fusi, da ossidi solidi ceramici, ecc.).
L’erogazione di energia elettrica prosegue finché la cella a combustibile viene alimentata con il combustibile all’anodo e con un comburente al catodo. I due reagenti non entrano in contatto direttamente fra loro, ma attraverso la mediazione dell’elettrolita. Gli impianti completi sono formati, oltre che dalla cella, da un sistema (reformer) per produrre idrogeno che si ricava a partire dai vari tipi di combustibili a disposizione (gas naturale, biogas, ecc.).
Accanto al vantaggio di sfruttare praticamente tutti i combustibili in modo pulito, le celle a combustibile ne offrono altri, quali l’estrema varietà di potenza installabile (da qualche kW fino a 100 MW, la minima rumorosità e l’eccellente efficienza energetica.
Occorrono comunque ancora alcuni miglioramenti tecnologici per rendere le celle a combustibile economicamente competitive con le tradizionali fonti di energia.

Documento completo sulle celle a combustibile (FUELCELLS)

PRODUZIONE DI IDROGENO CON ENERGIA SOLARE MEDIANTE DECOMPOSIZIONE TERMICA DELL'ACQUA

La produzione dell'idrogeno dai combustibili fossili ha l'inconveniente di dar luogo alla emissione, come prodotto di scarto, di grandi quantità di CO2, gas notoriamente ad effetto serra.
Tuttavia proprio la produzione di idrogeno dal carbone e l'idrogeno generato come sottoprodotto nell'industria chimica appaiono oggi le uniche strade al momento praticabili per avviare una filiera produttiva di dimensioni tali da raggiungere le necessarie economie di scala.

L'estrazione diretta di idrogeno dall'acqua ha, al momento, un unico processo di produzione e consumo ambientalmente sostenibile, soltanto se la corrispondente quantità di energia elettrica in grado di alimentare il processo di elettrolisi è pulita, ossia di origine non fossile.
In questo caso, inoltre, è aperto anche il problema dei costi: con l'elettrolisi dell'acqua, infatti, si può ottenere idrogeno praticamente puro, ma a un prezzo che può diventare economicamente accettabile in una prospettiva ancora lontana, allorquando le innovazioni tecnologiche potranno consentire di utilizzare per il processo energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili (o da nucleare) e a costi molto bassi.

Documento completo sulla produzione di idrogeno con energia solare

 

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