Materiali inorganici funzionali

Name: Materiali inorganici funzionali
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Appunti evidenziati con formule e definizioni su: fuel cell (efficienza di Carnot, tipi di celle, performance, termodinamica delle fuel cell, resa, cell energy balance, celle ad alta e bassa …

Esame Materiali inorganici funzionali

Facoltà Scienze matematiche fisiche e naturali

Dal corso del Prof. Glisenti Antonella

Università Università degli Studi di Padova

A.A. 2022-2023

135 pagine

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Estratto del documento

CELLE A COMBUSTIBILE <— molto interessante!

Fuel cell

1839 —> nascita della prima fuel cell da parte di Sir William Grove

—> Fuell cell <— dispositivo elettrochimico che converte energia chimica del combustibile (idrogeno/metano) in energia elettrica dotata di efficienza buona punto ambientale

reazione più esotermica <— della elettrolisi dell'acqua (non produce neanche scarti)

reattore elettrochimica

combustibile (energia chimica)

—> energia elettrica —>

—> generatore elettrico

/ energia meccanica

/—> energia termica

—> termodinamico

Le fuel cell non hanno rendimento termodinamico (ciclo di Carnot)

inoltre producono energia con minime quantità di inquinamento

←

efficienza teorica del 100% (in realtà 50/60%)

L'eliminazione della combustione permette alle fuel celle di produrre energia con minime quantità di inquinanti

L'efficienza delle fuel è che l'inquinamento sia minima

efficienza di Carnot

η = 1 – T₂/T₁

teoria: efficiente impianto a carbone = 55%

realtà: impianto a carbone = 30/40%

↑ automobili: ~ 20/30% ↑

efficienza dei pannelli fotovoltaici è intorno al 30%

Le fuel cell sono molto performanti e molto efficienti (quindi meno consumo)

Funzionamento: reazione di riduzione al catodo di ossidazione all'anodo,

sistema elettrochimico che chiude il circuito nella movimentazione di ioni

ha un circuito esterno che chiude il circuito facendo passare gli elettroni

Ogni alimento danno ai gas, blocco chimicamente può essere sfruttato polarimica

nemte portando alla formazione di energia —> sempre quantità

I combustibile e/o combustione vengono dall'esterno, quindi non sono legate ad esaurimento → differenza con alle batterie

Componimenti:

cella —> 2 ele + anione per reazione elettrochimica
stack -—> Insieme di cellule combinate in parallelo per produrre la potenzialità macro
balance of plant - comprende la gestione dei gas, della corrente e della temperatura

CELLE A COMBUSTIBILE

(molto versatile)

1803: nascita della prima fuel cell da parte di Sir William Grove
Stesso anno dei motori a combustione interna

Le fuel cell = dispositivo elettrochimico che converte energia chimica del combustibile direttamente in energia elettrica. Grande efficienza e basso impatto ambientale
Reazione più esotermica = la elettrolisi dell'acqua (non produce scarti)

Reazione elettrochimica:

Combustibile (energia chimica) → energia elettrica → generatore elettrico
Ciclo di combustione → energia termica → energia meccanica → ciclo termodinamico

Le fuel cell non hanno rendimento termodinamico (ciclo di Carnot) inoltre producono energia con minime quantità di inquinamento
Efficienza teorica del 100% (in realtà 50/60%)

L'eliminazione della combustione permette alle fuel cell di produrre energia con minime quantità di inquinanti

L'efficienza ottenuta fa sì che l'inquinamento sia minimo
Efficienza di Carnotη = 1 - T₂/T₁

Teoria: efficienza impianto a carbone ≈ 55%

Realtà: impianto a carbone ≈ 30/40%
Automobili: ≈ 20/30%
Efficienza di pannelli fotovoltaici ≈ intorno al 30%

Le fuel cell sono molto performanti e molto efficienti (quindi meno consumo)

Funzionamento: reazione di riduzione al catodo di ossidazione all'anodo, sistema elettrochimico che chiude il circuito mediando lo scambio di ioni a e un circuito esterno che chiude flettendo passaggio gli elettroni

Ognuno dei due elettrodi può avere stratificato catalisi polimerica durante portando alla formazione di energia → generano scaricabatteria
Le combustibili e combustibile vengono dall'esterno quindi non sono legate all'esaurimento → differenza con le batterie

Componenti:

Cellula: dove avviene la reazione elettrochimica
Stack: insieme di celle combinato in parallelo per produrre la potenza necessaria
Balance of plant: comprende la gestione dei gas, della corrente e della temperatura

Cella → composta da elettrodi [anodo catodo]

è il cuore della fuel cell ← elettrodi in forma pressine es.
Attenzione alla durata, alla traspietà ← al costo
L'interfaccia di materiali deve essere netta per fitte trasferizioni ion.

Cellla:

anodo → reazione di ossidazione (genera e-)
elettrolita → deve consentire la conduzione e-
catodo → riduzione (_{H2 e 220 °C}) ma non deve formare gas reagenti

Combustible: continuo alimentatori → in maniera continua.

batterie → disponibilità degli energia
fuel cell → disponibilità di conversione di energia
Della qualità del ser

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