Domande esame tecnologie elettriche innovative (TEI)

TECNOLOGIE INNOVATIVE PER LA PRODUZIONE, IL TRASPORTO E L'ACCUMULO DELL'ENERGIA ELETTRICA M

Prof. Davide Fabiani

DOMANDE E RISPOSTE RELATIVE ALL'ESAME DI TECNOLOGIE INNOVATIVE PER LA PRODUZIONE, IL TRASPORTO E L'ACCUMULO DELL'ENERGIA ELETTRICA M

NANOTECNOLOGIE

MINIATURIZZAZIONE VS BOTTOM-UP

APPLICAZIONI:

• nanotecnologie molecolari
• materiali nanostrutturati
• materiali nanosimili artificiali (sensori, tessuti)
• materiali per riparare ossa e tessuti

MATERIALI NANO PER MATERIALI:

• Fullerene, Ossido di Titanio (TiO2), CNT, fibrosilicato

MATERIALI POLIMERICI

• Classificazione dei polimeri: amorfi, cristallini, lineare o ramificata, omopolimero o copolimero
• Altre classif.: termoplastici, termindurenti o elastomerici
• I modificatori che si aggiungono sono: coloranti, ritardanti la fiamma, lubrificanti, solubilizzanti, plastificanti
• POLIMERI NANOSTRUTTURATI = POLIMERI CARICATI
• Polimero + additivo = si rende una dispersione immiscibile (prima era nera, ma no, ora bianca)
• Appositi che possono essere migliorate: elettriche, meccaniche, termiche, permeabilità dei gas, resistenza alla fiamma, biodegradabilità

SILICATI LAMELLARI = è un additivo argilloso

Il piano lamellare è formato da 3 strati: 1 tetredrico + 1 ottoedrico + 1 tetrodico

6 ossidi di ossigeno + Al/Fe/Mg/Li

Ogni piano di natromullite ha conferimento una carica (-) che attirato ioni (+) creano cationi → argilla cationica. I piani sono ben uniti da una forza di van der waals (piani deboli). Per avere argilla (idrofilo/grafite) e polimero (idrofilo/organofilo) bisogna fare un processo di COMPATIBILIZZAZIONE

Si usa un ammecardio con testa idrofila e coda (idrocarbone organica (anfifoba) NH₃⁺ ODA

NB: Gli unici polimeri idrofili sono il PEG e PVP, ma non si possono usare per le cose elettriche, poiché a contatto con l'acqua si sciolgono

per una generica equazione: aA + bB ⇄ lL + mM

I˚: reazione co-isma e reversibile G = H - T × S → dG = dH - T ds vale che: δQ_T = T ds → dU + p dV

dH = dU + p dV + V dp

dG = Vdp → δG = dU + p dV - V dp - X dT

2^o legge

dG = dF - pdv - Vdp* = dF - pdv - Vdp*

relazione coisente

dG = RT * dp per un gas ideale, per ogni mole, vale: pv = RT → V = RT / P dG = RT dp / P

compi augokest, devʹvolent’ di mole away: PV = RT → n integniamo dal inizio lo stato zero a quello

G_i - G_o = RT ln (p_i / p_o)

G_r,o , T , P

G_i - G_o = RT ln p_i se ho piu prodotti e/o Reagenti, sommo fra loro i termini e ottengo:

V_o = V_s - RT / nF ln (a^l_L · c^m_M EN. SPECIFICA

ΔV = 2,6 V

Effetto memoria → non è autocarica

2Na + NiCl₂ + 360°C → 2Ni + 2NaCl

Chiuso elettrolite Zebra

Il secondo elettrolita, o catolita, è fuso ed el suo β pallermuino con sodio produce sodio cloruro e il ferro so formetto raccolto.

Ni001SH₂, Na, Ni, 3NaCl + 2NaCl e Na₂NaCl e Na⁺

CONTROLLO della POTENZA

Per controllare la potenza della cella, si gioca sulla portata di fuel.

TERMODINAMICA e LAVORO di UNA CELLA

Il lavoro elettrico massimo che si estrae da una f.c. è pari alla variazione di en. libera di Gibbs (-ΔG ).

linax = ΔG come per le batterie E_linax = r · F · V_o → V_o = ΔGr / nF

anche qui vale Nernst (V_o = - RT ln^a_c1 ∏ cⁿ)

Il rendimento di una cella è definito come ε = ΔG/ΔH = lavoro elettrico ideale / en. termica rilasciata dalla reazione.

Per efficienza e della cella ε = P_{el, reale} / P_{el, ideale} = V⋅I / V_o⋅I

POLARIZZAZIONE DELLA CELLA

La tensione reale ai capi della cella diffense molto da quella ideale. Dobbiamo tener conto di 3 fenomeni:

• Polariz. Ohmica: causata dalla resistenz. di limata flusso ionico nell elettolita V_o = (RI)
• Polariz. di concentrazione: c'è quando I⋅M_ex = riendire all’incapacità dei reagenti a diffondersi nel elettolita. Quando riedisce I⋅M_ex ← “

Se V_o → ta < fuel, ma le reazioni di re- riduzione al' sono veloci “s” crescita degli strati isdanti (fuel non combusto) sugli elettrodi e V_o.

• Polariz. per attivazione: parte della fem generata viene usata per le reazioni chimiche dall'anolata di assorbimento/dissione => la fem totale cala

⇒ Vreale(I) = V_o - V_{(RI) - VIo}

⇒ ε = (V(I)·I / V_o·I) =1 - V_(RI) + V_T /V_o

⇒ se R↑⇒ ε

EFFETTI DEI PARAMETRI OPERATIVI SULLE PRESTAZIONI

Temperatura

Se la T↑⇒ Vo↑ e Rudit ovvero calano tutti e 3 i fenomeni di polarizzazione. ↑ΔT di Tcaussa per perdite di effettività per erosione e fenomeni di corrosione.

Pressione

Se la P↑⇒Vo↑ e si velocizzano i fenomeni di trasporto di carica nonché la solubilità dei gas nell'elettrolita. Ci sono poi problemi legati alla tenuta dei materiali.

Composizione dei gas

Se lavorano con H₂ o 2 puri, le caratteristiche V–I migliorano, ma ↑ essi t costi. Le impurezze incidano regatamante sulle prestazioni