Inefficiente
| Inviato il: 08/09/2023 15:41:32
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Ciao a tutti, apro questa discussione per fare una lista di tutti i sistemi e capire come funzionano, nella speranza di poterne selezionare almeno uno per fare degli esperimenti.
Lo scopo finale, se riuscirò ad individuare un processo alla mia portata , sarà fare un piccolo impianto per sfruttare il calore prodotto da un concentratore solare da 6 metri quadri.
Le mie conoscenze di chimica sono abbastanza arrugginite quindi ho bisogno soprattutto di una mano con le formule delle reazioni e con la scelta dei materiali per l'impianto.
Per idrogeno dal sole mi riferisco a tutti quei processi che utilizzano la radiazione solare per ottenere idrogeno, tipicamente estraendolo dall'acuqa.
La lista:
-ciclo dell'ossido di cerio (CeO2/Ce2O3)
-ciclo dell'ossido di zinco (Zn–ZnO)
-ciclo dell'ossido di ferro (Fe3O4/FeO)
-ciclo zolfo-iodio (S-I)
+ciclo ibrido dello zolfo( come sopra con eletiricità al posto dello iodio )
-ciclo rame-cloro (Cu-Cl)
-ciclo cerio-cloro (Ce-Cl)
-ciclo ferro-cloro (Fe-Cl)
-ciclo magnesio-iodio (Mg-Cl)
-ciclo vanadio-cloro (V-Cl)
-ciclo rame-solfato (Cu-SO4)
+Elettrolisi ad alta temperatura ( calore + elettricità )
+elettrolisi classica con pannelli fotovoltaici ( solo elettricità )
+++ quelli contrassegnati con + richiedono energia elettrica
Considerate questo sia come un indice che come una bozza, cercherò di aggiornare l'elenco anche secondo i vostri suggerimenti.
Se qualcuno ha già le idee chiare su quale potrebbe essere il processo più facile mi piacerebbe iniziare da quello.
Modificato da Inefficiente - 10/09/2023, 13:30:52
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Inefficiente
| Inviato il: 08/09/2023 16:06:17
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Elettrolisi classica:
A seconda della fonte, ho trovato che per per produrre un kg
di idrogeno occorrono tra 50 e 80 kWh Wikipedia diche che con
il metodo classico. Un elettrolizzatore ad acqua ideale con
efficienza del 100% consumerebbe 39,4 kWh (arrotondiamo a 40)
Ipotizziamo di avere un impianto ad inseguimento solare
fatto coi migliori pannelli, potrebbero avere un rendimento
del 20% ? o più verosimilmente del 15 ?
Quindi, se non sbaglio il rendimento energia sole/ energia gas
è il seguente:
eff FV [ 20% - 15% ]
40Kwh = 100%
50Kwh = 80% [ 0.16% - 0.12% ]
60Kwh = 66% [ 0.13% - 0.10% ]
70Kwh = 57% [ 0.11% - 0.09% ]
80Kwh = 50% [ 0.10% - 0.08% ]
Qualcuno riesce a confermare? Quale credete possa essere il
rendimento di un normale impianto per elettrolisi fatto in
casa con semplici piastre d'acciaio?
prendendo per buoini 65 KwH/Kg, rendimento pannelli fv 15% e
immaginando di abitare in un posto a caso come S.Marino ho
provato a fare due calcoli.
In mq: area necessaria per produrre un Kg di idrogeno con la
radiazione media giornaliera in Kg: quantità di idrogeno
impotizzando di avere 100mq di pannelli.
Gennaio 2.28 kWh/m^2 212mq 0.47Kg
Febbraio 3.07 kWh/m^2 138mq 0.72Kg
Marzo 4.34 kWh/m^2 87mq 1.14Kg
Aprile 5.83 kWh/m^2 70mq 1.41Kg
Maggio 6.80 kWh/m^2 59mq 1.68Kg
Giugno 8.00 kWh/m^2 52mq 1.92Kg
Luglio 8.51 kWh/m^2 53mq 1.87Kg
Agosto 7.45 kWh/m^2 56mq 1.78Kg
Settembre 5.42 kWh/m^2 73mq 1.37Kg
Ottobre 3.44 kWh/m^2 115mq 0.87Kg
Novembre 2.33 kWh/m^2 200mq 0.50Kg
Dicembre 2.20 kWh/m^2 232mq 0.43Kg
Spero di essermi sbagliato perchè altrimenti ricavare idrogeno
da un normale impianto solare 3/5kw sarebbe poco più di una
esperienza di laboratorio.
Ora mi piacerebbe capire come varia il funzionamento di questa
reazione in funzione della temperatura. Si legge in rete che il
rendimento può essere raddoppiato
( non capisco come visto che è già superiore al 50% )
Soprattutto non ho capito come si fa a fare l'elettrolisi alle
temperature di cui si parla, visto che a più di 100 gradi l'acqua
dovrebbe essere sotto forma di vapore.
Qualcuno riesce a buttare giù due calcoli per capire quanta energia
elettrica in meno servirebbe se la reazione avvenisse a 500 gradi?
Modificato da Inefficiente - 09/09/2023, 06:01:21
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Inefficiente
| Inviato il: 09/09/2023 06:37:53
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Ciclo dello zinco e dell'ossido di zinco:
L'idrogeno viene liberato dal legme con l'ossigeno facendo
regiare quest'ultimo con lo zinco ad una temperatura di 427 gradi
Lo zinco ossidato torna ad essere zinco non ossidato se riscaldato ad una temperatura di 1900 gradi.
La temperatura di fusione dell'ossido di zinco è 1.970 °C
La temperatura di fusione delo zinco non ossidato è 419,53 °C
Modificato da Inefficiente - 10/09/2023, 23:33:47
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Bolle
| Inviato il: 09/09/2023 20:52:10
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Ciao, come vorresti sfruttare l'idrogeno?
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Un risultato se non è ripetibile non esiste (by qqcreafis).
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Inefficiente
| Inviato il: 10/09/2023 10:07:36
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CITAZIONE (Bolle, 09/09/2023 20:52:10 ) 
Ciao, come vorresti sfruttare l'idrogeno?
Nell'immediato futuro in semplici motori a combustione interna.
Sicuramente in un piccolo generatore 4T, ma non è ottenere energia elettrica lo scopo di tutto questo.
Con calcoli fatti molto alla buona, un'auto dovrebbe fare almeno una cinquantina di km con un chilogrammo di idrogeno,quindi un'auto a metano leggermente modificata, con 100 litri di bombole, cioè 1,6 kg di idrogeno, dovrebbe fare tra i 75 e i 100 km.
Se anche fossero meno, l'auto può acomunque funzionare a benzina, quindi si rischia poco, ma non voglio trasformare questa in una discussione sulla mia auto a idrogeno.
Tutto questo però non è lo scopo ultimo ma una motivazione.
Produrre idrogeno per non sapere poi cosa farsene... non crea grandi prospettive.
Ci sarebbe anche il riscaldamento come altro utilizzo, ma sempre passando per lo stoccaggio che è il secondo punto debole( dopo la produzione che è il primo), e poi credo ci siano metodi migliori.
Come già detto,l'elettrolisi dell'acqua con elettricità da pannelli fotovoltaici non può funzionare, questo dovrebbe essere chiaro, quindi per mettere il sole nel serbatoio nella bombola un modo potrebbe essere usarlo( il sole ) come fonte di calore primaria in quei processi che ho elencato.
Sono partito esponendo l'elettrolisi da fotovoltaico per avere un punto di riferimento e per evitare che qualcuno proponga l'elettrolisi come soluzione.
P.S.
Una bombola da 50 litri puo contenere 0.8kg quindi quindi circa 30 Kwh di idrogeno che idealmente (ancora da verificare) potrebbero diventare 3kwh restituiti dal generatore con motore 4T. (10% rendimento).
Se pur con rendimenti prossimi allo zero, considerando quanto pagano la corrente in surplus dagli impianti fv, anche l'idrolisi potrebbe avere un senso, se non altro per avere una piccola quantità di energia a lunga conservazione usabile in caso di emergenza.
Modificato da Inefficiente - 15/09/2023, 14:30:38
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Inefficiente
| Inviato il: 10/09/2023 16:35:33
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Ciclo non stechiometrico di CeO2
riduzione: CeO2 → CeO2-δ + δ/2 O2
ossidazione: CeO2-δ + δ H2O → CeO2 + δ H2
La riduzione avviene quando il CeO2 viene portato ad una temperatura compresa tra 1400°C e 1600 °C in atmosfera inerte.
l'ossidazione avviene a 800 °C in presenza di vapore d'acqua.
l'ossigneno lascia libreo l'idrogeno per legarsi al cerio, di conseguenza rimane idrogeno libero. |
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Inefficiente
| Inviato il: 19/09/2023 23:46:33
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A nessuno interessa? |
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