MOTORI A IDROGENO Come funziona un
motore a idrogeno? L'unione
dell'idrogeno e dell'ossigeno da luogo nuovamente all'acqua H2O liberando
energia pronta per l'uso. Su questo processo sono basate le "celle a
combustibile" (dette fuel cell). Le emissioni di scarto del
processo sono assolutamente non inquinanti, trattandosi di acqua calda e
vapore acqueo. La tecnologia "fuel cell" potrà essere
utilizzata sia sotto forma di motore elettrico per le automobili e i
trasporti sia come centrale industriale per la produzione di energia
elettrica. |
Questa “a u t
o giocattolo” potrebbe diventare
la nostra auto tra qualche decina d’anni? Il pannello solare
consente l’elettrolisi
dell’acqua, l’idrogeno prodotto riempie il serbatoio e
l’auto è pronta per partire. Non ha ancora molta autonomia, ma ci sono buone
possibilità per il futuro. E soprattutto non produce gas tossici e
quindi non inquina |
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Come funziona una cella a combustibile? Una fuel cell riceve
in entrata due flussi: idrogeno dal polo negativo e ossigeno dal polo positivo.
Nel momento in cui gli atomi di idrogeno entrano in contatto con il
catalizzatore gli elettroni si separano dal nucleo, generando energia
elettrica, spostandosi verso il polo positivo dove si uniscono agli atomi di
ossigeno caricandoli negativamente. Il processo termina con il passaggio
delle molecole di idrogeno (positive) verso quelle di ossigeno (negative)
dalla cui reazione chimica si forma l'acqua. |
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Fuel Cell
Il principio del Fuel
Cell o celle a combustione è stato scoperto nel XIX secolo dal fisico
William Grove. Le celle a combustibile sono generatori chimici di energia
elettrica, le molecole d'idrogeno e ossigeno reagiscono l'uno con l'altro
producendo energia elettrica e vapore acqueo. Nel XIX secolo hanno trovato
applicazione nel campo dell'esplorazione spaziale, soltanto di recente anche
in settori consumer. Nel caso del settore automobilistico le fuel cell
costituiscono la pila a combustibile delle automobili elettriche. Il motore
elettrico è alimentato dall'energia elettrica prodotta dal sistema
Fuel Cell. |
Vantaggi del Fuel Cell
Le automobili Fuel Cell
con impiego diretto di idrogeno sono a impatto ambientale basso o nullo (Zero
emission vehicle). Dal tubo di scappamento di un'automobile Fuel Cell
fuoriesce soltanto vapore acqueo. I vantaggi in termini di riduzione
dell'inquinamento dell'aria e di emissioni di CO2 sono notevoli. |
Handicap del Fuel Cell
L'idrogeno
come carburante delle automobili del prossimo futuro. Cominciamo subito col dire che non
si tratta di una fonte d'energia bensì di un vettore energetico,
esattamente come i cavi di rame che portano l'energia, già utilizzato
come propellente per le navicelle spaziali. Sulla Terra l'idrogeno non
è presente allo stato puro ma legato in composti come l'acqua e gli
idrocarburi. Deve quindi essere prodotto tramite reforming o elettrolisi. |
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L’EFFETTO CHIMICO Tutti sanno che la formula chimica dell’acqua è H2O,
il che significa che una molecola d’acqua è composta da due
atomi di idrogeno ed uno di ossigeno. Abbiamo studiato che è possibile scomporre l’acqua
nei suoi costituenti ricorrendo alla corrente elettrica. Usiamo l’acqua
con l’aggiunta di un sale per rendere più facile il passaggio
della corrente. Come fonte di corrente si usa una comune batteria da 4,5 volt.
Si riempiono d’acqua le due provette e poi, tenendo l’apertura
tappata con un dito, si capovolgono, si immergono le estremità con
l’apertura nell’acqua contenuta nel recipiente e poi si posiziona
ciascuna provetta in modo che ognuna abbia all’interno un elettrodo. Si collegano i due
elettrodi alla pila. All’interno delle provette cominceranno a formarsi
delle bollicine di gas che andranno
a raccogliersi nella parte superiore spingendo giù l’acqua. Se si aspetta un po’ di tempo si vedrà che il
volume del gas che si è formato nella provetta collegata al polo
negativo (Idrogeno) è doppio di quello formatosi
nell’altra provetta (Ossigeno). |
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LA CELLA A IDROGENO |
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Esiste in
natura un combustibile del tutto pulito e presente in grandissima
quantità. E' l'elemento in assoluto più abbondante
nell'universo: l'idrogeno. L'idrogeno è un gas incolore e inodore,
non velenoso. Il vantaggio
dell'idrogeno rispetto agli idrocarburi consiste nel fatto che la combustione
può avvenire in modo elettrochimico, cioè senza fiamma.
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Questo dispositivo si chiama cella a combustibile.
Esso permette la trasformazione diretta dell'energia
chimica contenuta nell'idrogeno in energia elettrica, capace di alimentare un
motore elettrico con cui far muovere l'automobile. Il primo a effettuare una struttura
primordiale della cella è stato William Robert Grove (1811-1896).
Nato nel Galles, fu professore di fisica nella London Institution dal 1841 al
1846. L'intero processo di produzione e consumo è ambientalmente
sostenibile, purchè sia disponibile una corrispondente
quantità di energia elettrica pulita che sia in grado di alimentare in
processo di elettrolisi. Tale quantità di energia elettrica può
essere ottenuta dagli impianti di conversione fotovoltaica. |
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L’EFFETTO TERMICO Quando un filo di metallo è
attraversato da corrente elettrica la sua temperatura aumenta. Se il
materiale esercita una resistenza elevata il filo diventa incandescente.
Questo effetto viene usato per produrre calore e luce. LAMPADA AD INCANDESCENZA |
LE
LAMPADINE
LAMPADE A SCARICA NEI GAS
LAMPADE SOLARI
LAMPADE A LED
LE
ALOGENE…………....
Protocollo di Kyoto
Celebriamo l’ anniversario
dell’entrata in vigore del Protocollo di Kyoto (16/ 02/ 2005), trattato
che prevede l'obbligo per i paesi industrializzati
di ridurre le emissioni di elementi inquinanti nell’atmosfera
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Cinque minuti di “silenzio energetico”:
l'invito rivolto a tutti è stato quello di spegnere le luci e tutti i
dispositivi elettrici non indispensabili .
Spegni per cinque minuti le lampadine, computer,
videoregistratori…..
Adotta alcune semplici regole per
risparmiare energia.
Sopra all’interruttore della luce
è incolla una targhetta che ricorda di spegnere sempre la luce quando si
abbandona l’aula.
L’EFFETTO MAGNETICO |
Quando la
corrente circola in un filo si produce tutt’attorno un campo magnetico,
quindi il chiodo che vedi nella diapositiva diventa una calamita e attrae gli
spilli. |
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Mostra degli
esperimenti: bambini della primaria, ragazzi e genitori si sono avvicinati a
questo “giocattolo” che potrebbe diventare la nostra auto tra qualche
decina d’anni.