Produzione di idrogeno. Produzione da steam reforming di metano.

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