Fuel cell sicure col metanolo solido

Un'azienda giapponese ha messo a punto un processo chimico che può trasformare il metanolo, utilizzato come combustibile nella maggior parte delle fuel cell di piccole dimensioni, in una fonte di energia più sicura e affidabile

Yamaguchi (Giappone) - Forse risolto o in via di risoluzione uno dei maggiori ostacoli all'affermazione delle fuel cell sul mercato dell'elettronica, ed in particolare in quello dei dispositivi mobili: la relativa pericolosità del combustibile utilizzato per generare l'idrogeno. Il metanolo, usato nella stragrande maggioranza delle fuel cell compatte, è infatti una sostanza tossica e altamente infiammabile, tanto che su molti aerei ne è proibito il trasporto: senza dubbio un bel problema per i produttori di telefoni cellulari

La soluzione sembra arrivare da Kurita Water Industries, azienda giapponese che, come suggerisce il nome, ha ben poco a che fare con l'hi-tech: la sua principale area di attività è infatti costituita dalla produzione di impianti per la depurazione dell'acqua. Ma è proprio il know-how maturato in questo settore che ha permesso alla società di mettere a punto un composto chimico che, mescolato al metanolo, può essere utilizzato per produrre fuel cell dichiarate "del tutto sicure".

Kurita ha spiegato che per depurare l'acqua si avvale di composti chimici in grado di assorbire le impurità e amalgamarle in un gel facilmente smaltibile. Applicando lo stesso procedimento al metanolo, gli scienziati dell'azienda sono stati in grado di ottenere un materiale solido che, a contatto con l'acqua, è in grado di rilasciare completamente il metanolo senza alterarne la composizione. Tale materiale, che può essere immagazzinato sotto forma di polvere o gel, ha il vantaggio di non essere né volatile né infiammabile: il suo trasporto, dunque, potrebbe avvenire in tutta sicurezza.
Le fuel cell che utilizzano questa sorta di "metanolo solido" possono essere costruite in modo da trasformare in liquido solo piccolissime quantità di composto alla volta, e per giunta solo nel momento in cui vi sia un effettivo assorbimento di energia da parte del dispositivo alimentato.

Kurita ha mostrato prototipi di fuel cell "sicure" durante la mostra giapponese NewEarth 2005, tuttora in corso, e prevede di iniziarne la commercializzazione nel 2007.
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25 Commenti alla Notizia Fuel cell sicure col metanolo solido
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  • Hanno fatto per il metanolo ciò che Nobel fece per la nitroglicerina!
    non+autenticato

  • - Scritto da: Anonimo
    > Hanno fatto per il metanolo ciò che Nobel fece
    > per la nitroglicerina!

    ma la dinamite esplodeva tutta di un botto, qui il metanolo va utilizzato lentamente, deve tornare in forma liquida
    non+autenticato
  • Automobili che funzionino con fuel cell? Così ci togliamo dalle pa**e quel maledetto petrolio una volta per tutte.
    non+autenticato
  • scusate l'ignoranza, ma il metanolo dove si trova/come si produce?

  • - Scritto da: Kudos
    > scusate l'ignoranza, ma il metanolo dove si
    > trova/come si produce?

    Il metanolo si produce dal petrolio, si trova in minima parte nella fermentazione degli zuccheri.

    I metanolo si può certamente ricavare anche dalle rinnovabili e quindi dall'idrogeno ma propongo la risposta a un post qui sotto, la riporto:

    In effetti quello da te proposto è il problema numero uno di questi anni. Il petrolio, la benzina, il diesel, il biodiesel, l'etanolo e il metanolo hanno densità energetiche straordinarie.

    Come ordine di grandezza il gasolio fa 10 Kwh per ogni litro, una densità eccezionale. Tanto per fare un esempio le auto elettriche con 10 Kwh fanno facilmente 80 kilometri. (Reva G-Wiz).

    Con le batterie e con l'elettricità ci vogliono tonnellate di batterie per avere la stessa energia di un pieno di benzina (50 litri). Quindi il petrolio è insostituibile per energia che ci da.

    L'idrogeno ovvero il metanolo o altre forme dell'idrogeno non possono che essere ricavate dal petrolio se serve per alimentare una automobile, se invece è solo per il cellulare allora basta un pannello solare e una cella elettrolitica.

    Per ritrovare la logica del mio discorso concludo dicendo che le batterie accumulano 1/50 dell'energia del metanolo ovvero che per avere la stessa energia di 1 litro di metanolo ci vogliono 50 kili di batterie.

    Inoltre riempire 50 kili di batterie con la corrente del nostro contatore è costoso e ci vogliono tempi molto lunghi alla massima potenza, fare il pieno di 1 litro di metanolo è immediato e basta estrarlo da un pozzo petrolifero (finché c'è petrolio).

    Dati usati: li-ion 200wh/kg, etanolo 10Kwh/litro

  • - Scritto da: Kudos
    > scusate l'ignoranza, ma il metanolo dove si
    > trova/come si produce?

    Ma che domande !!!! Si trova nel vino, e che diamine !!!
    non+autenticato

  • - Scritto da: Anonimo
    >
    > - Scritto da: Kudos
    > > scusate l'ignoranza, ma il metanolo dove si
    > > trova/come si produce?
    >
    > Ma che domande !!!! Si trova nel vino, e che
    > diamine !!!

    Non ci vedo... che hai scritto???
    Rotola dal ridere
  • quando riusciranno ad avere almeno 1 A su cm quadrato di corrente per ogni elettrodo
  • a me sembrano di una scomodità incredibile, perché devo mettermi a "fare benzina" al portatile o al cellulare? con tutti i rischi e i problemi che un sistema del genere può dare? non era meglio ottimizzare le batterie ricaricabili?
    non+autenticato
  • > a me sembrano di una scomodità incredibile,
    > perché devo mettermi a "fare benzina" al
    > portatile o al cellulare? con tutti i rischi e i
    > problemi che un sistema del genere può dare? non
    > era meglio ottimizzare le batterie ricaricabili?

    Se pensi di essere più bravo... Prego ti stanno aspettando a braccia aperteA bocca aperta
    non+autenticato
  • - Scritto da: Anonimo
    > problemi che un sistema del genere può dare? non
    > era meglio ottimizzare le batterie ricaricabili?

    Imho sono utili in primis a chi le vende.... pensa ai "compatibili": le batterie compatibili, gli inchiostri compatibili... cos'hanno di particolare? Costano meno!
    Ma le fuel cell a idrogeno/metanolo solidificato con tecnologie sopraffine (metanolo liquido si trova pure in libera vendita in america, qui no, chiedi all'utif cosa ci facevano i furbastri italioti) voglio vedere in quanti possono riuscire a produrle "compatibili", ergo lauta rimpinguata alle casse aziendali (sempre imho).
    non+autenticato

  • - Scritto da: Anonimo
    > a me sembrano di una scomodità incredibile,
    > perché devo mettermi a "fare benzina" al
    > portatile o al cellulare? con tutti i rischi e i
    > problemi che un sistema del genere può dare? non
    > era meglio ottimizzare le batterie ricaricabili?

    La tua domanda è molto intelligente e quindi offro il mio punto di vista.

    In effetti quello da te proposto è il problema numero uno di questi anni. Il petrolio, la benzina, il diesel, il biodiesel, l'etanolo e il metanolo hanno densità energetiche straordinarie.

    Come ordine di grandezza il gasolio fa 10 Kwh per ogni litro, una densità eccezionale. Tanto per fare un esempio le auto elettriche con 10 Kwh fanno facilmente 80 kilometri. (Reva G-Wiz).

    Con le batterie e con l'elettricità ci vogliono tonnellate di batterie per avere la stessa energia di un pieno di benzina (50 litri). Quindi il petrolio è insostituibile per energia che ci da.

    L'idrogeno ovvero il metanolo o altre forme dell'idrogeno non possono che essere ricavate dal petrolio se serve per alimentare una automobile, se invece è solo per il cellulare allora basta un pannello solare e una cella elettrolitica.

    Per ritrovare la logica del mio discorso concludo dicendo che le batterie accumulano 1/50 dell'energia del metanolo ovvero che per avere la stessa energia di 1 litro di metanolo ci vogliono 50 kili di batterie.

    Inoltre riempire 50 kili di batterie con la corrente del nostro contatore è costoso e ci vogliono tempi molto lunghi alla massima potenza, fare il pieno di 1 litro di metanolo è immediato e basta estrarlo da un pozzo petrolifero (finché c'è petrolio).

    Dati usati: li-ion 200wh/kg, etanolo 10Kwh/litro
  • > Per ritrovare la logica del mio discorso concludo
    > dicendo che le batterie accumulano 1/50
    > dell'energia del metanolo ovvero che per avere la
    > stessa energia di 1 litro di metanolo ci
    > vogliono 50 kili di batterie.

    > Dati usati: li-ion 200wh/kg, etanolo 10Kwh/litro

    Che le fuel cell possano offrire una quantità di energia superiore in proporzione al peso (ed alle dimensioni) non c'è dubbio ma la proporzione non è di 1:50 ma molto inferiore.

    Prendiamo a riferimento una batteria media di un notebook con un volume di 150cc.

    In versione li-ion ha un peso di circa 300g e una potenza di circa 60 W/h.

    Nello stesso volume la vera e propria fuel cell occupa circa 2/3 dello spazio lasciando quindi 50cc per il serbatoio.
    I 50cc di metanolo hanno una potenza nominale di 500W/h.
    Il rendimento della fuel cell difficilmente raggiunge il 50% quindi la potenza netta resa dalla batteria al metanolo è di circa 250W/h.

    Paragonando la resa a quella di una normale batteria li-ion la proporzione è: 250/60 = 4,16:1 quindi ben lontano da 50:1

    Riguardo all'economicità della ricarica anche qui non mi trovo d'accordo:
    Per caricare una batteria da 250W/h possiamo ipotizzare un consumo totale (considerando un rendimento del caricabatterie pari al 50%) di 0,5 KW/h.
    Il costo attuale del KW/h è di circa 15Eurocent quindi la ricarica verrebbe a costare 0,075 Euro.

    Sinceramente non credo che la ricarica delle fuel cell sarà venduta a meno di 1 o 2 Euro (ovvero una ventina di volte in più della corrente elettrica)
    non+autenticato
  • Inoltre va considerato l'impatto ambientale delle ricariche.
    In che forma verranno le ricariche? Bombolette di alluminio? Boccioni di plastica?
    Dovremo avere a che fare con montagne di ricariche esauste da smaltire?
    non+autenticato
  • - Scritto da: Anonimo

    > Che le fuel cell possano offrire una quantità di
    > energia superiore in proporzione al peso (ed alle
    > dimensioni) non c'è dubbio ma la proporzione non
    > è di 1:50 ma molto inferiore.

    Ok ma dovresti precisare che il tuo discorso è valido tanto più le dimensioni sono piccole, il mio discorso è valido tanto più le dimensioni sono grandi.

    > Prendiamo a riferimento una batteria media di un
    > notebook con un volume di 150cc.
    >
    > In versione li-ion ha un peso di circa 300g e una
    > potenza di circa 60 W/h.

    Quindi sono circa 200Wh/Kg.

    (Nota: la potenza si misura in Watt, l'energia in wattora cioè Wh, la potenza è energia nell'unità di tempo cioé Joule/secondo, quindi W/h cioè W/(3600s) cioè Joule/(3600s^2) è la derivata della potenza diviso 3600)

    > Nello stesso volume la vera e propria fuel cell
    > occupa circa 2/3 dello spazio lasciando quindi
    > 50cc per il serbatoio.

    Quindi il tuo discorso vale per piccoli contenitori e per fuel cell che occupano un certo spazio, il mio discorso era più generale e indipendente dalle piccole dimensioni del notebook. In effetti le ricariche occupano poco spazio mentre la sostituzione della batteria comporta portarsi dietro pesi e ingombri discreti.

    > I 50cc di metanolo hanno una potenza nominale di
    > 500W/h.

    Ho controllato, ho sbagliato di un fattore 2: un litro di metanolo ha una energia specifica di 5Kwh, quindi 50cc di metanolo hanno una energia di 2500wh.

    Ma sei sicuro che ci sia mezzo litro di spazio? mi pare tanto.

    > Il rendimento della fuel cell difficilmente
    > raggiunge il 50%

    Dipende dalla fuel cell, ce ne sono che hanno rendimenti elevati ma sono molto grandi. Per i laptop concordo.

    > quindi la potenza netta resa
    > dalla batteria al metanolo è di circa 250W/h.

    No, è di 1250wh secondo i miei calcoli.

    > Paragonando la resa a quella di una normale
    > batteria li-ion la proporzione è: 250/60 = 4,16:1
    > quindi ben lontano da 50:1

    Secondo i calcoli che proponi dovrebbe essere di 1250/60 che fanno 20:1. Io ho azzardato un 50:1

    > Riguardo all'economicità della ricarica anche qui
    > non mi trovo d'accordo:
    > Per caricare una batteria da 250W/h possiamo
    > ipotizzare un consumo totale (considerando un
    > rendimento del caricabatterie pari al 50%) di 0,5
    > KW/h.
    > Il costo attuale del KW/h è di circa 15Eurocent
    > quindi la ricarica verrebbe a costare 0,075 Euro.

    Così basso è il rendimento del carica batterie? Si vede che sono economici! comunque fanno un costo di 0.38? se si consuma meno di 2500Kwh all'anno, altrimenti l'enel (lo stato) fa pagare la corrente sui 22?cent/Kwh, che porta il costo a più di mezzo euro.

    Invece mezzo litro di metanolo ha un costo che dovrebbe essere paragonabile (azzardo) a mezzo litro di alchool, credo si parli di qualche decina di centesimi, la benzina senza tasse costa sui 50 centesimi al litro, il metanolo avrà costi simili.

    > Sinceramente non credo che la ricarica delle fuel
    > cell sarà venduta a meno di 1 o 2 Euro (ovvero
    > una ventina di volte in più della corrente
    > elettrica)

    Sulle ricariche ne approfitteranno alla grande, questo è sicuro però se scali in grande le dimensioni e passi a un veicolo elettrico ti accorgi che la corrente costa rispetto al metanolo e rispetto alla benzina senza tasse.


    ==================================
    Modificato dall'autore il 31/10/2005 14.45.33

  • > Ok ma dovresti precisare che il tuo discorso è
    > valido tanto più le dimensioni sono piccole, il
    > mio discorso è valido tanto più le dimensioni
    > sono grandi.

    Su P.I. si è sempre parlato di fuel cell per rimpiazzare batterie di notebook. nell'articolo si parla addirittura di telefono cellulare (che è assurdo).

    > Quindi sono circa 200Wh/Kg.
    Esatto

    > (Nota: la potenza si misura in Watt, l'energia in
    > wattora cioè Wh......
    Hai ragione.

    > Quindi il tuo discorso vale per piccoli
    > contenitori e per fuel cell che occupano un certo
    > spazio, il mio discorso era più generale e
    > indipendente dalle piccole dimensioni del
    > notebook. In effetti le ricariche occupano poco
    > spazio mentre la sostituzione della batteria
    > comporta portarsi dietro pesi e ingombri
    > discreti.
    Sono d'accordo, su dimensioni molto maggiori l'efficienza rispetto alle batterie sale di molto.

    > Ho controllato, ho sbagliato di un fattore 2: un
    > litro di metanolo ha una energia specifica di
    > 5Kwh, quindi 50cc di metanolo hanno una energia
    > di 2500wh.

    Non è esatto. 50cc sono (50 centimetri cubici circa 3x10x1,6 cm (ovvero un terzo di batteria di notebook)) non sono mezzo litro ma 0,05 litri quindi applicando l'energia specifica da te indicata la potenza scende a 250Wh


    > Ma sei sicuro che ci sia mezzo litro di spazio?
    > mi pare tanto.
    infatti sarebbe stato tantiiiissimo.

    > Secondo i calcoli che proponi dovrebbe essere di
    > 1250/60 che fanno 20:1. Io ho azzardato un 50:1
    In realtà diventerebbe 2:1

    > Così basso è il rendimento del carica batterie?
    > Si vede che sono economici!
    Il 50% era per stare dalla parte della ragione e includeva tutte le inefficienze di un sistema a batterie.
    Considera che il caricabatterie perde circa il 15% .
    La batteria perde un 20% in fase di carica ed un altro 15-20 in fase di scarica.
    Il 50% era per stare dalla parte della ragione.


    > Sulle ricariche ne approfitteranno alla grande,
    > questo è sicuro però se scali in grande le
    > dimensioni e passi a un veicolo elettrico ti
    > accorgi che la corrente costa rispetto al
    > metanolo e rispetto alla benzina senza tasse.

    Se vogliamo parlare di auto elettriche (rischiando l'OT) il discorso cambia totalmente ma anche qui avrei qualche obiezione.
    non+autenticato
  • - Scritto da: Anonimo

    > Sono d'accordo, su dimensioni molto maggiori
    > l'efficienza rispetto alle batterie sale di
    > molto.

    Infatti, diciamo che nei notebook c'è poco spazio per il metanolo mentro buona parte dello spazio-batteria è occupato dalla fuel cell.

    Però occorre considerare anche la ricarica che pesa poco e che da molta più autonomia di una batteria al litio, infatti basta una fuel cell mentre le ricariche che si possono portare nella tasca sono molte.

    > Non è esatto. 50cc sono (50 centimetri cubici
    > circa 3x10x1,6 cm (ovvero un terzo di batteria di
    > notebook)) non sono mezzo litro ma 0,05 litri
    > quindi applicando l'energia specifica da te
    > indicata la potenza scende a 250Wh

    Ho sbagliato la valutazione sul volume. E' esatta la tua considerazione e il tuo calcolo.

    Però si possono fare anche altre considerazioni, forse non condivise da tutti. Per esempio si può considerare la ricarica che uno si può portare nella valigetta portacomputer, per esempio se c'è lo spazio per la batteria e la si sostituisce con tre ricariche di metanolo i conti cambiano.

    Fanno in tal caso 1Kwh per il metanolo contro i 120wh per le batterie col rapporto di 8:1. Poi portasi dietro molte ricariche non è costoso mentre portarsi dietro molte batterie al litio è costoso.

    Questo per dire che se le dimensioni aumentano anche di poco i conti cambiano anche senza arrivare alle auto elettriche.

    > In realtà diventerebbe 2:1

    Infatti.

    > Il 50% era per stare dalla parte della ragione e
    > includeva tutte le inefficienze di un sistema a
    > batterie.
    > Considera che il caricabatterie perde circa il
    > 15% .
    > La batteria perde un 20% in fase di carica ed un
    > altro 15-20 in fase di scarica.
    > Il 50% era per stare dalla parte della ragione.

    Molto utili questi dati, se hai la fonte sottomano me la vado a leggere, comunque non li avevo.

    > Se vogliamo parlare di auto elettriche
    > (rischiando l'OT) il discorso cambia totalmente
    > ma anche qui avrei qualche obiezione.


    ==================================
    Modificato dall'autore il 01/11/2005 13.35.35
  • > Però si possono fare anche altre considerazioni,
    > forse non condivise da tutti. Per esempio si può
    > considerare la ricarica che uno si può portare
    > nella valigetta portacomputer, per esempio se c'è
    > lo spazio per la batteria e la si sostituisce con
    > tre ricariche di metanolo i conti cambiano.

    Indubbiamente, con mezzo chilo di metanolo di scorta (a parte la pericolosità del materiale in se) si potrebbe lavorare un mese senza necessità di alimentazione elettrica.

    Cambiando un po' discorso (premesso che non sono un chimico) una volta esaurito l'idrogeno del metanolo non rimane solo CO (velenosissimo)? che fine fa? c'è qualche catalizzatore che lo trasforma in CO2 ?

    > Molto utili questi dati, se hai la fonte
    > sottomano me la vado a leggere, comunque non li
    > avevo.

    I dati che ho indicato sono molto approssimativi e derivano dalla mia personale esperienza come produttore (da circa 20 anni) di convertitori statici (inverter, caricabatterie, convertitori dc-dc, gruppi di continuità ecc.)

    Comunque per le batterie basta che guardi una comune pila ricaricabile (tipo quelle del mouse).
    Le mie ad esempio sono delle Ni-Mh da 2400mAh (di marca sconosciuta) e sopra c'è scritto:
    Charge: 14-15 Hrs. at 240mA
    Ovvero un rendimento pari al 67% circa.

    Le batterie al litio hanno una efficienza certamente maggiore ma non ho dati sottomano.

    non+autenticato

  • - Scritto da: Anonimo

    > Cambiando un po' discorso (premesso che non sono
    > un chimico) una volta esaurito l'idrogeno del
    > metanolo non rimane solo CO (velenosissimo)? che
    > fine fa? c'è qualche catalizzatore che lo
    > trasforma in CO2 ?

    Suppongo di si, di solito il problema CO2 non viene affrontato nei discorsi sull'idrogeno, credo che non ci isano problemi, almeno suppongo.

    > I dati che ho indicato sono molto approssimativi
    > e derivano dalla mia personale esperienza come
    > produttore (da circa 20 anni) di convertitori
    > statici (inverter, caricabatterie, convertitori
    > dc-dc, gruppi di continuità ecc.)

    Allora hai da fare col nuovo conto energia che richiede un inverter per ogni impianto fv.

    > Comunque per le batterie basta che guardi una
    > comune pila ricaricabile (tipo quelle del mouse).
    > Le mie ad esempio sono delle Ni-Mh da 2400mAh (di
    > marca sconosciuta) e sopra c'è scritto:
    > Charge: 14-15 Hrs. at 240mA
    > Ovvero un rendimento pari al 67% circa.
    >
    > Le batterie al litio hanno una efficienza
    > certamente maggiore ma non ho dati sottomano.

    Molto interessante.
  • Molti centri di ricerca stanno lavorando sull'idrogeno, con le idee piu' bizzarre Occhiolino Vi segnalo quest'ultima, apparsa sulla rivista TCE (The Chemical Engineer), paternita' danese.
    L'idrogeno è contenuto in tablets di un composto ammoniacale di magnesio: a quanto riportato nell'articolo della rivista TCE e' possibile anche la ricarica (e quindi il riutilizzo) dei tablets.

    link alla Technical University of Denmark:

    http://www.dtu.dk/English/About_DTU/News/Making%20...
    non+autenticato
  • Se poi pensi che la pipì contiene dei composti a base di azoto e idrogeno, si potrebbe pensare un' applicazione ancora più interessante!
    Ecco che "portarsi il telefono al bagno" assumerebbe un nuovo significato! Sorride

  • - Scritto da: Anonimo
    > Molti centri di ricerca stanno lavorando
    > sull'idrogeno, con le idee piu' bizzarre Occhiolino Vi
    > segnalo quest'ultima, apparsa sulla rivista TCE
    > (The Chemical Engineer), paternita' danese.
    > L'idrogeno è contenuto in tablets di un composto
    > ammoniacale di magnesio: a quanto riportato
    > nell'articolo della rivista TCE e' possibile
    > anche la ricarica (e quindi il riutilizzo) dei
    > tablets.
    >
    > link alla Technical University of Denmark:
    >
    > http://www.dtu.dk/English/About_DTU/News/Making%20

    dunque usano l'ammoniaca come idrogeno immagazzinabile. Quando serve recuperano l'ammoniaca e la decompongono in idrogeno e azoto.
    Rimane solo da risolvere il problema di produrre l'ammoniaca da idrogeno e azoto. Il processo attuale richiede pressioni di 1000 atmosfere e temperature elevatissime, la resa e' scarsa, un processo niente affatto economico.
    non+autenticato