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