Idrogeno, stoccaggio e produzione: evoluzione e tecnologie H2

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da Remundo » 08/06/14, 23:54

Si noti che HCOOH (-) CO2 + H2 non è una nuova idea per memorizzare H2 in una forma derivata che è più facile da manipolare.

La difficoltà sta nel catalizzatore in grado di dirigere la reazione in una direzione o nell'altra.

L'EPFL userebbe una forma di rutenioè molto tecnico e ammetto i miei grossi difetti ...

D'altra parte, l'aspetto "assorbimento di CO2" non è proprio onesto poiché la CO2 viene rilasciata durante la rigenerazione di H2. Un tale processo non può essere considerato un efficace assorbitore di carbonio.
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da Obamot » 31/08/14, 00:37

Sono io, o il titolo del thread dice che il catalizzatore è di ferro? O stiamo parlando di qualcos'altro?

La ricerca sta progredendo rapidamente per creare metanolo da Co2, dove il catalizzatore è anche rutenio:

http://www.futura-sciences.com/magazine ... que-55027/

Sempre da metalli nobili, ma forse un giorno anche semplicemente con il ferro (come sapeva fare EPFL nel titolo di questo filo).

E il rendimento 50% non è più 60% 18% come con i pannelli fotovoltaici, lì diventa francamente interessante?
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Oggetto: Elettricità immagazzinata: idrogeno e HCOOH = la RIVOLUZIONE!




da Obamot » 10/01/23, 22:11

H2: dopo il suo deposito, l'EPFL affronta la sua raccolta!

Produrre idrogeno con l'aria ambiente!

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I chimici dell'EPFL hanno inventato un foglio solare artificiale, basato su un nuovo elettrodo trasparente e poroso. Può raccogliere l'acqua atmosferica e convertirla in idrogeno. Questa tecnologia dei semiconduttori è semplice da produrre e da implementare su larga scala.

Rendimento teorico massimo del 12%: un buon inizio?


Per decenni, gli scienziati hanno sognato un dispositivo alimentato interamente dall'energia solare per raccogliere l'acqua dall'atmosfera e convertirla in idrogeno. All'EPFL, l'ingegnere e chimico Kevin Sivula ha compiuto un passo importante verso la realizzazione di questo concetto. Con il suo team ha sviluppato un sistema tanto semplice quanto geniale. Combina tecnologie a semiconduttore ed elettrodi innovativi che presentano due caratteristiche chiave: porosità, per massimizzare il contatto con l'acqua atmosferica, e trasparenza, per ottimizzare l'esposizione alla luce solare del rivestimento a semiconduttore. Sotto la luce naturale, il dispositivo estrae l'acqua dall'aria circostante e produce idrogeno. I risultati sono pubblicati su Advanced Materials. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10. ... .202208740

Dove risiede l'innovazione? In elettrodi a diffusione di gas, trasparenti, porosi e conduttivi. Consentono così a questa tecnologia solare di trasformare l'acqua – presente nell'aria allo stato gassoso – in idrogeno.

"Per una società sostenibile, dobbiamo trovare nuovi modi per immagazzinare l'energia rinnovabile in una forma chimica che possa essere utilizzata come combustibile o come materia prima per l'industria", afferma l'autore principale Kevin Sivula del Laboratorio di ingegneria molecolare dei nanomateriali optoelettronici dell'EPFL. . La luce diurna è la forma più abbondante di energia rinnovabile e stiamo lavorando per sviluppare modi economicamente sostenibili per produrre combustibili solari”.

Ispirato alle foglie delle piante
Nel loro lavoro sui carburanti rinnovabili non fossili, gli ingegneri dell'EPFL, in collaborazione con Toyota Motor Europe, si sono ispirati alla capacità delle piante di convertire la luce del giorno in energia chimica sfruttando l'anidride carbonica presente nell'atmosfera. Fondamentalmente, le piante raccolgono CO2 e acqua dal loro ambiente e poi, attraverso la spinta energetica della luce solare, convertono queste molecole in zuccheri e amido. Un processo noto come fotosintesi.

Progettati da Kevin Sivula e dal suo team, gli elettrodi trasparenti di diffusione del gas possono essere rivestiti con un materiale semiconduttore che raccoglie la luce. Si comporta così come una foglia, raccogliendo la luce e l'acqua presenti nell'atmosfera per produrre idrogeno. L'energia solare viene immagazzinata sotto forma di legami a idrogeno.

Invece di produrre elettrodi in modo tradizionale, con strati opachi, il loro substrato è costituito da una maglia tridimensionale di fibre di vetro.

“È stato difficile sviluppare il nostro prototipo, perché gli elettrodi trasparenti con diffusione di gas non erano mai stati oggetto di una precedente dimostrazione, spiega Marina Caretti, autrice responsabile dello studio. Per ogni fase, abbiamo dovuto sviluppare nuove procedure. Ma poiché ogni passaggio è relativamente semplice e facile da scalare, credo che il nostro approccio aprirà nuovi orizzonti per una varietà di applicazioni, a partire dai substrati di diffusione del gas per la generazione di energia solare.

Dall'umidità liquida a quella atmosferica
Kevin Sivula e altri gruppi di ricerca hanno già dimostrato che la fotosintesi artificiale può essere ottenuta generando idrogeno dall'acqua e dalla luce solare con una cella fotoelettrochimica (PEC). Questa cella è generalmente nota come un dispositivo che utilizza la luce incidente per stimolare un materiale fotosensibile, ad esempio un semiconduttore, che viene immerso in una soluzione liquida per provocare una reazione chimica. Da un punto di vista pratico, il processo presenta degli svantaggi. Ad esempio, è complicato produrre dispositivi PEC di grandi dimensioni che sfruttano il liquido.

Kevin Sivula ha voluto dimostrare che la tecnologia PEC può essere adattata per raccogliere l'umidità atmosferica. Ciò ha portato allo sviluppo del loro elettrodo a diffusione di gas. È stato dimostrato che le celle elettrochimiche funzionano con i gas piuttosto che con i liquidi. Ma fino ad ora, gli elettrodi a diffusione di gas sono stati opachi e incompatibili con la tecnologia PEC solare.

Gli scienziati si stanno ora concentrando sull'ottimizzazione del sistema. Qual è la dimensione ideale della fibra? La larghezza dei pori perfetta? I migliori materiali per semiconduttori e membrane? Queste sono le domande che stanno perseguendo nell'ambito del progetto europeo "Sun-to-X", dedicato all'avanzamento di questa tecnologia e allo sviluppo di nuovi modi per convertire l'idrogeno in combustibili liquidi.
Realizzazione di elettrodi a diffusione di gas trasparenti
Per produrre elettrodi trasparenti per la diffusione del gas, gli scienziati hanno iniziato con una specie di lana di vetro. Si tratta essenzialmente di fibre di quarzo (o ossido di silicio), trasformate in fogli di feltro, fondendole ad alta temperatura. Successivamente, le lastre vengono rivestite con una pellicola trasparente di ossido di stagno arricchito con fluoro. Un materiale noto per la sua eccellente conducibilità, robustezza e facilità di produzione in serie. Questi primi passaggi si traducono in una piastra trasparente, porosa e conduttiva, essenziale per massimizzare il contatto con le molecole d'acqua presenti nell'aria, nonché per consentire il passaggio dei fotoni. La piastra è ricoperta da un altro rivestimento: una sottile pellicola di materiali semiconduttori che assorbono la luce. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00126
Questo secondo strato lascia ancora passare la luce, anche se appare opaco a causa dell'ampia superficie del substrato poroso. Così com'è, il wafer può già produrre idrogeno quando è esposto al sole.

Gli scienziati hanno continuato a sviluppare una piccola camera che contiene la piastra, oltre a una membrana per separare il gas prodotto, al fine di effettuare misurazioni. Quando la camera è esposta alla luce in condizioni umide, viene prodotto idrogeno. Questo era l'obiettivo degli scienziati. Mostrano che è possibile realizzare un elettrodo trasparente con diffusione di gas per produrre idrogeno dall'energia solare.

Gli scienziati non hanno studiato formalmente l'efficienza della conversione nella loro dimostrazione. Ma il team concorda sul fatto che rimane modesto con questo prototipo, inferiore a quello di cui sono capaci le celle PEC a base liquida. Con i materiali attuali, l'efficienza teorica massima della piastra per la conversione solare-idrogeno è del 12%, mentre è stata dimostrata un'efficienza del 19% per le celle a base liquida.

COLLEGAMENTO: https://actu.epfl.ch/news/produire-de-l ... r-ambiant/

Autore: Hillary Santuario
Fonte: EPFL

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riferimenti
Substrati conduttivi porosi trasparenti per la produzione di idrogeno fotoelettrochimico in fase gassosa
Marina Caretti, Elizaveta Mensi, Raluca-Ana Kessler, Linda Lazouni, Benjamin Goldman, Loï Carbone, Simon Nussbaum, Rebekah A. Wells, Hannah Johnson, Emeline Rideau, Jun-ho Yum, Kevin Sivula
https://doi.org/10.1002/adma.202208740
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Oggetto: Elettricità immagazzinata: idrogeno e HCOOH = la RIVOLUZIONE!




da sicetaitsimple » 10/01/23, 23:54

Non preoccuparti, è una ricerca a monte, ne hai bisogno.
La questione è sapere se riuscirà a produrre idrogeno meglio di un impianto di elettrolisi FV+ ad esempio in paesi particolarmente soleggiati, sapendo che hanno lo stesso difetto, ovvero produrre solo quando c'è del sole.
Ma il sistema fotovoltaico + elettrolisi ha il vantaggio di funzionare anche, ad esempio, con l'energia eolica (quando non c'è il sole) + elettrolisi...
Secondo me è qui che il sistema viene quasi definitivamente ucciso indipendentemente dal suo progresso intrinseco.....
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Oggetto: Elettricità immagazzinata: idrogeno e HCOOH = la RIVOLUZIONE!




da Obamot » 11/01/23, 01:03

Anche se capisco il significato che vuoi dargli ("sembrerebbe un certo fallimento"... alla fine secondo te.) non capiamo la logica. Non si può dire che sia bello fare una ricerca fondamentale, polverizzarla immediatamente confrontandola con i progressi tecnologici secolari (6% di efficienza dei pannelli fotovoltaici alla Bell all'epoca) e dirci "che qualunque cosa faremo dopo non saremo mai in grado di superarla" questo modello teorico che descrivi (anche se aggiungi un passaggio altamente discriminante dal punto di vista delle prestazioni del sistema: l'elettrolisi)

Questo è anche il principale vantaggio della scoperta dell'EPFL: ottenere direttamente idrogeno (quindi energia primaria direttamente allo stato di gas immagazzinabile).

Senza sbagliare troppo, vi ricordo che il 12% di efficienza per il fotovoltaico è stata la norma per molto tempo (amorfo —> fine 1990) e fino al 2010 eravamo già molto contenti di avere pannelli non troppo costosi, leggermente al di sotto 18%, giusto?

art187_fig19_Evolution_ historique_rendement.jpg
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E lì dall'inizio otteniamo già il 12%.... Wow!
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Oggetto: Idrogeno, stoccaggio e produzione: evoluzione e tecnologie H2




da sicetaitsimple » 11/01/23, 12:51

Non ho fatto alcun confronto delle prestazioni per non parlare di scrivere "che qualunque cosa facessimo dopo non saremmo mai in grado di superarla" (che metti tra virgolette!), ho parlato del fattore di carico di una tale tecnologia, che per definizione può produrre idrogeno solo quando c'è il sole.
Mentre un impianto con elettrolisi può funzionare 24/24 con, a seconda della disponibilità del momento, l'utilizzo di energia elettrica da solare, eolico, nucleare, ecc.
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Oggetto: Elettricità immagazzinata: idrogeno e HCOOH = la RIVOLUZIONE!




da Christophe » 11/01/23, 13:21

Obamot ha scritto:Anche se capisco il significato che vuoi dargli ("sembrerebbe un certo fallimento"... alla fine secondo te.) non capiamo la logica.

(...)

E lì dall'inizio otteniamo già il 12%.... Wow!


Il grafico è illeggibile, non hai una definizione migliore?
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Oggetto: Idrogeno, stoccaggio e produzione: evoluzione e tecnologie H2




da Obamot » 11/01/23, 22:27

No se por qué, perdoname...

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Oggetto: Idrogeno, stoccaggio e produzione: evoluzione e tecnologie H2




da Christophe » 12/01/23, 15:41

Grazie è meglio!

È bella la Scienza... eh zizi?

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Oggetto: Idrogeno, stoccaggio e produzione: evoluzione e tecnologie H2




da Christophe » 13/01/23, 11:04

Uh è un po' WTF, vero?

H2, elettrolisi e stress idrico in Francia:

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