Elettrolizzatori

Elettrolizzatori

Elettrolisi

Uno dei metodi più importanti per ottenere H₂

• Educato: (non contiene C_O, S) - in differenza con H₂ prodotto dai composti fossili
• Processo semplice: due elettrodi immersi con aiuti di corrente H₂, O₂ ottenuti
• Non inquinante: se viene usata energia rinnovabile da corrente
• Sostenibile
• Adattabile
• Basso costo: i 2/3 costo per l'elettrolizzatore è minore alle 40000 m molte meno delle altre alternative

Materiali con alto sovratensione:Cr, Fe, Co, W, Pb, Zn, Sn, monete con basse perdite di elettricitàMetalli con basse caratteristiche:Pt, Pd

Elettrolizzatori

Elettrolisi:

Uno dei metodi piú importanti per ottenere H₂

Vantaggi:

• elevato merito (non contiene C, S) -> differenza con il prodotto dai carburanti fossili
• t pure abbastanza basse per eventuali processi integrati
• processo semplice: due elettrodi immersi in un elettrolita ed attaccati ad un generatore di corrente -> H₂ e O₂ ottenuti
• non inquinante: l'anidride prodotta (solo ossigeno) viene eliminata con la corrente
• sostenibile: adattabile a diverse fonti di energia rinnovabile (es. LHC) con la sola energia di partenza
• energia di esemplificazione minima
• alti percentuali di fine trasformazione
• oggi impossibile pensare di non ridurre l'emissione dei gas prodotti per elettrolisi, soprattutto se dopo si utilizza l'idrogeno come combustibile o gas naturale

Potenza teorica:

Q_t = V I t_e = U S = 2,3 (2 over 2 x 10³ x 96596 coulombs amp₁ - 1)

= 2,59 kWh/m₃ H₂

In cortocircuito:

Potenza teorica:

U_op = 2 (2 over 1 x 000 x 96598 aH over 3600 x 1 col ₃) = 4,58 kWh/m₃ H₂

Energia teorica:

E = 86,4/1000 x 64,5/0,5

=

Se l'efficienza è ≥ 80%, significa che il calore viene utilizzato

Sovratensioni:

(U_p-Ea-E_s+ I Σ i = U_p l_an + l_cal = i Σ i R_c)

M_anc = Sovratensione anodo/catodo

Ambienti:

catodo

anodo

anodo

anodo

anodo

• La reazione contraria è favorita anche chimicamente (anode/cathode)
• bisogna spingere la reazione con tensione e temperature

Metalli con potenziali specifici:

• Cu, Ag, Co, U, F_e, Pb, Zn, Sn
• Fe, Co, Cu, Au, Pb, W, W
• metalli con basse capacità specifichesi: Pt, Pb

Metalli nobili

Cu, Ni, Co, F

• formazione e decomposizione intermedie
• atomo da sinistra idrogeno differenza di potenziale
• anodo Sn F, Al Mn Cu, Pb, Zn Sn

resistenza

R = Re + Rm + Rb + Rc

ohmica totale

Re — magione con la concentrazione di elettrolita

aggiunta di additivi elettrolitici liquidi

Rm — resistenza di membrana

Rc — resistenza di connessione/ contatti

Rb — resistenza degli elettrodi

foramno bolle sulla superficie dell'elettrodo e bloccano la reazione

serve con un campo magnetico

oppure con dei detervanti

Sisteme SOEC

sisteme gas — cedendo il calcio

mio modo di problema di elibile

permite di aumentare efficienza e/o la diminuzione della corrente

intensificazione termodinamica

Elettrocheca di alcoline

elettroito 3OH^- (aq) KOH

cattodo — Nic con ossiina

anodo — Nic con anodi di metallo

Totale 2H₂O

O₂ + 2H₂O₂

efficienza 80%

Elettroliti a membrana

elettroito — polimero conduttore di H⁺

cato/ anoda — polt o Ru, Pt

H₂ depostale da C

anodo: 2H₂O → O₂, 4H⁺, 4e^-

Totale 2H₂O +

O₂

efficienza 5%

SOEC — Selele elettrolitiche o sito delisla

H₂O

catodo:

anodo:

totale H₂O

ele e serie separata dalla mincola

ΔH (energeticamente vietata)

ΔG (energia elettrica richiesta)

ΔH → a più fattore con corrente (ΔG) e calore (TΔS)

→

Aumenta la temperatura con si può usare meno calore

250°C e 1 atm:

ΔG: -674 Kj/mol

UE: 1.21V

800°C e 1 atm:

ΔG: -366 Kj/mol

UE: 0.95V

Si potrebbero generare SOEC a varie temperature con da preere abbinare con unità peculiari

Materiali:

• YSZ - anodo
• Se: anodo stabilizzato con zirconia
• Ce ceria
• La_0.6Sr_0.4Co_0.8Fe_0.2

CO₂-Elettrolizzatore CO₂ e H₂

catodo | H₂O+2e^- → H₂+O^2-

(O₂ + 2e^-) → (O^2- + e^-)

anodo | O^2- → O₂+2e^-

Problema: i di contatto con C si ricopre con C monoxide ogni 2 ore Si elimina chimicamente CO₂ a CO

Strategia:

• Sostituzione di C con leghe di Cu
• Ni su una microvluite si dedica il materiale generando O₂ è indipendentel
• mantapulibile CO→CO₂
• ₂
• Al cesare

Per perovskite S elimina le Caroni possono cedere O₂ di iscald rende meno poco imp

• in entrata CO₂ e H₂O + O₂ lo

• top al because gli elementi carbonati parare e: trplamento di CO | (COil)

diminuisce la vena di O₂ thz

Termodinamica simile alle SOEC

termicamente CO₂ →CO e H₂O ma ₂ più pericolosi

₃

• elettrolizzatore: che funzione è condizioni CO₂ e H₂O imp

difficile da produrre essente connique molti elettroni

(6/8 e^-)

reazione

H₂O + CO ⇌ CO₂ + H₂

a 800°C equilibrio di WGS - prodotta meno H₂O e CO

formazione di H₂ ed evita l'elettrolizzatore

Efficienza:

• HHV - Higher Heating Value

calore che l'idrogeno ha generato bruciando

La cella rilascia calore per ogni passaggio

la reazione non è endotermico

Aperture la conducibilità termica

aumenta l'efficienza

SPCEC: Celle elettrolitiche a conduttori protonici solidi:

H₂O -> elettrodo al combustibile: H₂O -> 1/2 O₂ + 2H⁺ + 2e^- -> O₂

(anodo)

Vantaggi:

L'idrogeno che si forma è puro: non umido

Coelettrolisi: CO₂ e H₂O

Temperatura anche 600°C

Usando Al materiale in partenza si ottiene più metano & syngas

Elcolato

Essere metano bene ceramici e zirconi

più stabili e lunga temperature

inoltre premettono di eliminare un'eterogeneità di carboni e zirconati

energia per il CO₂

separare da CO₂ al ambiente di partenza