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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). - PowerPoint PPT Presentation
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Produzione di idrogeno
Produzione da steam reforming di metano
Steam reforming da energia solare
Steam cracking da energia solare
Elettrolisi dell’acqua
Accoppiamentoenergia solare –elettrolisi
Schema di elettrolisi da fotovoltaico
Celle a combustibile (Fuel Cells)
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)
Continuo apporto dei reagenti
Tipi di celle a combustibile1. PEFC
Elettrodi: C grafite + catalizzatore (leghe di Pt)Elettrolita: membrana perfluorurataT funzionamento: 70 – 100 °C
2. PAFCElettrolita: soluzione concentrata di H3PO4
T funzionamento: 200 °C
3. MCFCElettrolita: miscela di carbonati fusiT funzionamento: 650 -750 °C
4. SOFCElettrolita: ZrO2 + Y2O3
Anodo: NiO/ZrO2
Catodo: La(Sr)MnO3
T funzionamento: 900 – 1000 °C
5. AFCElettrolita: soluzioni acquose di KOHT funzionamento: 70 – 110 °C
Pile zinco - aria
Accumulatori (pile a combustibile) particolari: Zn = combustibileO2 = comburente
A = separatoreB = anodo + elettrolitaC = rivestimentoD = isolanteE = rivestimento catodoF = presa d’ariaG = collettore correnteH = distributore d’ariaI = membrana semipermeabile
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
Pile ricaricabili solo in condizioni particolari (centri di rigenerazione)
Dispositivi fotoelettrochimici
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)
Celle di Grätzel (DSSC)
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
1. S. Natoli, M. Calatozzolo, “Tecnologie chimiche industriali”, Edisco Torino (Voll. 1-3)
2. K. Weissermel, H.-J. Arpe, “Industrial Organic Chemistry”, Wiley-VCH, 3° Ed. (1997)
3. I. Pasquon, “Chimica industriale 1”, Clup Milano (1970)4. M. Schiavello, L. Palmisano, “Fondamenti Di Chimica”,
EdiSES Napoli, 3° ed. (2010)5. R. Michelin, A. Munari, “Fondamenti Chimici Delle Tecnologie”,
Cedam Padova, 2° ed. (2008)6. W. Brown – T. Poon “Introduzione alla Chimica Organica”,
EdiSES Napoli, 5° ed. (2012)7. Dispense del corso di “Chimica con fondamenti di chimica
organica”, corso di Laurea in Ingegneria industriale, Universitàdi Trento, A.A. 2012/2013