Riferendomi all'auto ad acqua, cioè dotata di un generatore ad elettrolisi a bordo in grado di produrre idrogeno, così la descrivevo:
"Tempo fa un inventore americano, oggi scomparso, ... sosteneva di aver costruito un’automobile “ad acqua”.
Dal punto di vista tecnologico la cosa è fattibile ...
Dal punto di vista energetico invece mi pare che questo veicolo sia in realtà una “specie di auto elettrica”. Questo perché l’energia necessaria per scindere la molecola dell’acqua è superiore a quella fornita dal processo inverso, e per di più una quota rilevante è utilizzata per il movimento del veicolo. Secondo il mio parere il bilancio energetico è negativo e l’energia mancante proviene dalla batteria (che si scaricherà velocemente). Come si dice: “non esistono pasti gratis”."
(post: Energia nova)
Un'inventore italiano, l'Ing. D. Cirillo (www.ioriocirillo.com) spiega con cifre chiare il perchè questo sistema di produzione di idrogeno non funziona, o meglio funziona ma non è vantaggioso:
"Non darò direttive costruttive, ma solo informazioni sul principio base che può innescare la scissione dell'acqua in maniera vantaggiosa senza violare alcun principio fisico.
Cambiando il modo di 'guardare' al problema molti concetti, precedentemente ritenuti impossibili, non sono più tali.
Procediamo.
Come è noto la combustione ideale di idrogeno e ossigeno è in grado di dare:
H2(g) + (1/2)O2(g) → H20(g) + 57,79 kCal
per cui dalla combustione di ogni mole di gas idrogeno si possono ottenere, idealmente, 57.79 kCal di energia.
Viceversa, a voler ottenere idrogeno e ossigeno dall'acqua, la reazione è più onerosa:
H2O(l) + 10.53 kCal → H2O (g)
H2O(g) + 57.79 kCal → H2(g) + (1/2)O2(g)
totale energia spesa = 10.53 kCal + 57.79 kCal = 68.32 kCal
Il grosso problema di questo approccio è che l'energia del passaggio di fase da vapore a liquido non è recuperabile ai fini del funzionamento di un motore per cui, già in condizioni ideali, con efficienza di conversione uguali a 1, non conviene bruciare idrogeno e ossigeno dall'acqua sfruttando l'energia della combustione stessa. Infatti
57.79/68.32 = 0.84
per cui, bruciando idrogeno e ossigeno in maniera IDEALE, posso recuperare solo l'84% dell'energia sotto forma di calore. Ciò vuol dire che, in condizioni ideali pagando 100 per scindere l'acqua, ne posso recuperare al più 84, che utilizzo poi per scindere. Segno di un processo che andrà a spegnersi col tempo."
Un'inventore italiano, l'Ing. D. Cirillo (www.ioriocirillo.com) spiega con cifre chiare il perchè questo sistema di produzione di idrogeno non funziona, o meglio funziona ma non è vantaggioso:
"Non darò direttive costruttive, ma solo informazioni sul principio base che può innescare la scissione dell'acqua in maniera vantaggiosa senza violare alcun principio fisico.
Cambiando il modo di 'guardare' al problema molti concetti, precedentemente ritenuti impossibili, non sono più tali.
Procediamo.
Come è noto la combustione ideale di idrogeno e ossigeno è in grado di dare:
H2(g) + (1/2)O2(g) → H20(g) + 57,79 kCal
per cui dalla combustione di ogni mole di gas idrogeno si possono ottenere, idealmente, 57.79 kCal di energia.
Viceversa, a voler ottenere idrogeno e ossigeno dall'acqua, la reazione è più onerosa:
H2O(l) + 10.53 kCal → H2O (g)
H2O(g) + 57.79 kCal → H2(g) + (1/2)O2(g)
totale energia spesa = 10.53 kCal + 57.79 kCal = 68.32 kCal
Il grosso problema di questo approccio è che l'energia del passaggio di fase da vapore a liquido non è recuperabile ai fini del funzionamento di un motore per cui, già in condizioni ideali, con efficienza di conversione uguali a 1, non conviene bruciare idrogeno e ossigeno dall'acqua sfruttando l'energia della combustione stessa. Infatti
57.79/68.32 = 0.84
per cui, bruciando idrogeno e ossigeno in maniera IDEALE, posso recuperare solo l'84% dell'energia sotto forma di calore. Ciò vuol dire che, in condizioni ideali pagando 100 per scindere l'acqua, ne posso recuperare al più 84, che utilizzo poi per scindere. Segno di un processo che andrà a spegnersi col tempo."
Quindi un veicolo che si autoproduce idrogeno (con elettrolisi) a bordo e lo usa per alimentare un motore a scoppio, in realtà è una strana macchina elettrica. L'energia mancante in pratica proviene dalla batteria.
Non c'è speranza quindi? forse una possibilità di produrre idrogeno in modo conveniente c'è:
Ma cos'è il pH? Se si va in profondità si scopre che esso misura il livello di autodissociazione dell'acqua . Esso misura la concentrazione sul totale degli ioni H+ presenti in soluzione e, per l'acqua di rubinetto, dipende dal tipo di ioni ancora presenti e dalla temperatura.
Quindi, sintetizzando, seppur in minime quantità, l'acqua è in grado di dissociarsi da sola e gratuitamente (in termini di soldi) sfruttando semplicemente l'energia termica dell'ambiente e le sue oscillazioni. Ognuno può misurare con una cartina al tornasole quanta acqua già dissociata è presente in un bicchiere d'acqua.
Da cui l'idea.... è possibile sfruttare questo fenomeno?
Ci abbiamo pensato.
Grazie al feedback teorico proveniente da tutti gli studi sull'acqua derivati dal modello a 'domini di coerenza' analizzato in altri tipi di celle, il fenomeno del pH risulta spiegabile attraverso una distribuzione statistica del grado di eccitazione delle molecole di acqua sul contorno del dominio. Di queste, circa il 13% (a temperatura ambiente), possiede un livello di eccitazione energetica tale da essere molecole 'quasi libere', per le quali è sufficiente un'energia di 0.5 eV per liberare gli elettroni e avere ioni H+ pronti (sto semplificando molto). Prelevando ioni H+ dall'acqua questa, in tempi dell'ordine di 10^-8 secondi ripristinerà il suo equilibrio.
Lo stesso ione H+, appena formatosi, avrà vita breve. Ben presto si unirà a un elettrone di conduzione, liberandosi di circa 13.6 eV per ogni atomo di idrogeno formato:
H+ + e- → H(g) + 13.6 eV
e lo stesso idrogeno monoatomico H avrà brevissima vita unendosi, in tempi altrettanto brevi, ad un altro H a formare il più stabile H2 secondo la reazione:
2H(g) → H2(g) + 4.5 eV
A questo punto, partendo da 0.5 eV applicati al 13% delle molecole eccitate, abbiamo finalmente ottenuto il nostro idrogeno H2.
Tornando all'inizio:
Bruciando tale idrogeno in un motore, questo ci restituirà
H2(g) + (1/2)O2(g) → H20(g) + 57,79 kCal
per ogni mole, oppure, uniformando le unità
H2(g) + (1/2)O2(g) → H20(g) + 2.5 eV
per ogni molecole che abbia reagito.
Quindi, in sintesi, sfruttando la proprietà dell'acqua che va sotto il nome di pH è possibile, fornendo 0.5 eV a molecola, ottenerne 2.5 eV nel motore, con un rendimento pari a
2.5/0.5 = 5 , ovvero 500%!!!
Chi ne fa le spese?
Lo stesso fenomeno fisico che è la causa del pH.
L'energia viene da là e, bontà sua, non si paga ed è gratuita.
Ho semplificato molto questa trattazione (in realtà vi sono tante reazioni intermedie che non ho citato per evitare lungaggini), ma la sostanza è questa che ho scritto, a meno di dettagli tecnici che non la cambiano."
L'Ing. Cirillo è più famoso per le ricerche sulla fusione fredda. Ma anche questo nuovo capitolo sull'idrogeno, se effettivamente funzionante è molto interessante.
Pare però che le ricerche durino ormai da un paio d'anni (22passi.blogspot.it) e potrebbe essere un segno di qualche difficoltà nel mettere in pratica l'idea del Ph.
Ma quanti ioni H+ si trovano nell'acqua con Ph= 7? La butto giù molto facile, probabilmente sono calcoli errati, ma possono dare un'idea delle quantità con cui si ha a che fare. Il Ph è una scala logaritmica:
"Il pH è per definizione il potenziale idrogenionico espresso in scala logaritmica, in termini matematici pH = -log10 [H3O+]." (it.wikipedia.org)
(it.wikipedia.org)
La molarità, semplificando è una misura che indica una certa quantità (moli) per litro di soluzione. Avendo il peso molecolare dell'idrogeno (2,01 grammi per mole) si può calcolare la quantità di idrogeno libero (da H+ a H2) in un litro d'acqua:
Quindi Ph 7 vale a dire 10^-7 cioè 0,0000001 di concentrazione di moli.
10^-7 x 2,01 g / 2 = 0,0000001 g al litro di idrogeno ionico libero (H+).
Per ottenere un chilogrammo di idrogeno "naturale" H2 occorrono quindi:
1000/ (10^-7 x 2,01 g) x 2 (da H+ a H2) = 1.000.000.000 (un miliardo) circa di litri d'acqua con Ph7.
Equivalenti a 1.000.000 di metri cubi, che occupano uno spazio tridimensionale di circa 100 x 100 x 100 metri. Un enorme palazzo di 33 piani largo 100 metri (un isolato) e profondo altrettanto per ottenere un chilo d'idrogeno.
Ma la densità dell'idrogeno è molto diversa da quella dell'acqua (0,09 Kg/mc contro 1000 Kg/mc), per cui:
1 Kg di idrogeno corrisponde a 10.000 litri circa di idrogeno; quindi l'equivalenza diventa:
1.000.000.000 di litri d'acqua per ottenere 10.000 litri di idrogeno, cioè da 100.000 litri di acqua si ottiene un litro di idrogeno H2.
Questa quantità equivale a 100 mc di acqua, cioè un cubo con lato di 4,63 m. Sicuramente una quantità più gestibile, ma sempre molto difficile da immagazzinare su un'auto.
Nulla di male, l'idrogeno può essere ricavato da un'apposita centrale e poi distribuito. Ma se per ogni litro di idrogeno è necessario trattare una tal quantità d'acqua, siamo sicuri sia conveniente?
10^-7 x 2,01 g / 2 = 0,0000001 g al litro di idrogeno ionico libero (H+).
Per ottenere un chilogrammo di idrogeno "naturale" H2 occorrono quindi:
1000/ (10^-7 x 2,01 g) x 2 (da H+ a H2) = 1.000.000.000 (un miliardo) circa di litri d'acqua con Ph7.
Equivalenti a 1.000.000 di metri cubi, che occupano uno spazio tridimensionale di circa 100 x 100 x 100 metri. Un enorme palazzo di 33 piani largo 100 metri (un isolato) e profondo altrettanto per ottenere un chilo d'idrogeno.
Ma la densità dell'idrogeno è molto diversa da quella dell'acqua (0,09 Kg/mc contro 1000 Kg/mc), per cui:
1 Kg di idrogeno corrisponde a 10.000 litri circa di idrogeno; quindi l'equivalenza diventa:
1.000.000.000 di litri d'acqua per ottenere 10.000 litri di idrogeno, cioè da 100.000 litri di acqua si ottiene un litro di idrogeno H2.
Questa quantità equivale a 100 mc di acqua, cioè un cubo con lato di 4,63 m. Sicuramente una quantità più gestibile, ma sempre molto difficile da immagazzinare su un'auto.
Nulla di male, l'idrogeno può essere ricavato da un'apposita centrale e poi distribuito. Ma se per ogni litro di idrogeno è necessario trattare una tal quantità d'acqua, siamo sicuri sia conveniente?
I miei calcoli forse sono mal fondati (il che è molto probabile), ma bisogna considerare che l'acqua subisce un effetto di autoionizzazione naturale. In pratica dallo stesso litro di acqua si può continuare ad estrarre in modo indefinito degli ioni di idrogeno liberi. Ma comunque se la concentrazione è quella stabilità dal Ph, quel litro dovrà essere trattato centomila volte, prima di fornire un litro di idrogeno. Potrebbe essere un processo molto lungo, ma essendo gratis, messo a disposizione dalla natura senza quasi dispendio di energia, potrebbe essere molto conveniente. Soprattutto sfruttando acque che comunque andrebbero perse.
Per esempio il Po ha una portata media in prossimità della foce di 1.500 mc al secondo (1,5 milioni di litri/sec). Significherebbe, che se venisse realizzata una qualche tipo di "centrale d'estrazione dell'idrogeno" si otterrebbero:
1.500 mc/ 100 mc = 15 litri di idrogeno al secondo!
54.000 litri di H2 in un'ora;
1.296.000 litri di H2 in una giornata;
473 milioni di litri di idrogeno quasi gratis in un anno.
Il potere calorifico dell'idrogeno è all'incirca tre volte quello del miglior combustibile fossile. Quindi 473 milioni di litri di idrogeno equivalgono più o meno a 1,1 miliardi di litri di metano (1,1 milioni di metri cubi) o a 1,5 miliardi di litri di benzina. Approssimativamente 473 milioni di litri di idrogeno equivalgono a 9 milioni di barili di petrolio (barile = 158 litri). Una quantità discreta, che però equivale al consumo italiano di 5 o 6 giorni (1,7 milioni di barili al giorno)...
Ma applicando il sistema a decine e decine di corsi d'acqua ed invasi, si potrebbe raggiungere l'indipendenza energetica. Senza considerare il fatto, che l'idrogeno liquido è difficile da trasportare e pericoloso in un serbatoio d'auto. Converrebbe utilizzarlo per ricaricare le batterie full-cell, riducendone così molto anche il consumo, almeno nell'autotrasporto. Nelle case sarebbe anche meglio evitare di trasportare l'idrogeno come si fa per il gas naturale. Sarebbe meglio rendere tutto elettrico e il riscaldamento domestico centralizzarlo a livello di quartiere (teleriscaldamento, distribuzione di vapore caldo).
Se poi questa procedura di estrazione di ioni di idrogeno si potesse applicare all'acqua marina, si tratterebbe di una vera fortuna.
1.500 mc/ 100 mc = 15 litri di idrogeno al secondo!
54.000 litri di H2 in un'ora;
1.296.000 litri di H2 in una giornata;
473 milioni di litri di idrogeno quasi gratis in un anno.
Il potere calorifico dell'idrogeno è all'incirca tre volte quello del miglior combustibile fossile. Quindi 473 milioni di litri di idrogeno equivalgono più o meno a 1,1 miliardi di litri di metano (1,1 milioni di metri cubi) o a 1,5 miliardi di litri di benzina. Approssimativamente 473 milioni di litri di idrogeno equivalgono a 9 milioni di barili di petrolio (barile = 158 litri). Una quantità discreta, che però equivale al consumo italiano di 5 o 6 giorni (1,7 milioni di barili al giorno)...
Ma applicando il sistema a decine e decine di corsi d'acqua ed invasi, si potrebbe raggiungere l'indipendenza energetica. Senza considerare il fatto, che l'idrogeno liquido è difficile da trasportare e pericoloso in un serbatoio d'auto. Converrebbe utilizzarlo per ricaricare le batterie full-cell, riducendone così molto anche il consumo, almeno nell'autotrasporto. Nelle case sarebbe anche meglio evitare di trasportare l'idrogeno come si fa per il gas naturale. Sarebbe meglio rendere tutto elettrico e il riscaldamento domestico centralizzarlo a livello di quartiere (teleriscaldamento, distribuzione di vapore caldo).
Se poi questa procedura di estrazione di ioni di idrogeno si potesse applicare all'acqua marina, si tratterebbe di una vera fortuna.
Il Mediterraneo potrebbe contenere 3.500.000 Km cubi di acqua su per giù (3,5 x 10^15 mc). Quindi potenzialmente contiene in un dato istante 3,5 x 10^13 litri di idrogeno libero H2 (3,5x10^15 / 100 mc). Considerando il potere calorifico superiore dell'idrogeno equivalgono a:
(35.000 mld /158 litri (barile) x 3 (potere calorifico)) = 664 miliardi di barili di petrolio.
L'Italia consuma più o meno 650 milioni di barili all'anno. L'idrogeno libero estratto da tutta l'acqua del Mediterraneo in un certo istante, equivale all'energia consumata in 1000 anni in Italia.
(35.000 mld /158 litri (barile) x 3 (potere calorifico)) = 664 miliardi di barili di petrolio.
L'Italia consuma più o meno 650 milioni di barili all'anno. L'idrogeno libero estratto da tutta l'acqua del Mediterraneo in un certo istante, equivale all'energia consumata in 1000 anni in Italia.
Non male. Anche piccole percentuali, se applicate a grandi volumi possono dare risultati importanti. E risolverci problemi energetici sempre più rilevanti.
