Automobili ad ossidrogeno., L' alternativa...

† Inevitable Shock †

Posted on 16/4/2014, 21:15

Salve gente. Apro questo topic per discutere sull' auto ad idrogeno, non quella che viene utilizzata oggi, con bombole pericolose ed una cella a combustibile, ma su quella che monta direttamente una cella elettrolitica.
Non so se nessuno di voi ha mai trovato informazioni a riguardo, ma da quel che so io, la semplicissima tecnica è vantaggiosa.
Il motore a scoppio, che sia un 4 cilindri o un 12 cilindri a V di 90°, funziona normalmente, solo che, al posto del gasolio, della benzina, del GPL o metano o biodiesel o alcol c'è una miscela di ossigeno e idrogeno. I due gas vengono prodotti tramite elettrolisi, quindi, le auto possiedono sempre la batteria per avviare il motore e per far funzionare la cella elettrolitica, e viene ricaricata dall' alternatore. Se non sbaglio, alcuni giapponesi che hanno sperimentato la tecnologia, registrano un consumo di 100 litri di acqua per percorrere 800km, in pratica, l'equivalente del gasolio e della benzina, solo che l'acqua non costa.
Senza entrare nei dettagli, esistono circuiti pwm con frequenza variabile che ottimizzano il processo di elettrolisi, e si consuma molta meno energia. L'ossidrogeno che otteniamo, deflagrando nei cilindri, aziona il motore, che, facendo girare l'alternatore, ricarica la batteria, che deve mantenere vivo il processo di elettrolisi.
Non credo che si tratti di una di quelle bufale che funzionano solo a parole, perché c'è chi lo ha fatto (un'azienda giapponese) e il funzionamento è stato verificato da tecnici. Premetto però, che ancora non ho costruito un motore a scoppio funzionante con ossidrogeno, credo che comprerò un motore funzionante a GPL per modificarlo ed adattarlo all' ossidrogeno.

Attendo i vostri pareri

Lawrence

Posted on 17/4/2014, 08:16

Immane Rompiball

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... bello! E l'energia per la dissociazione elettrolitica da dove viene? :o:

GeneraleElettrico

Posted on 17/4/2014, 14:27

Non credo possa funzionare, altrimenti perchè non usae l'acqua che esce dalla combustione per fare altro idrogeno? Avremmo inventato il moto perpetuo...
Se l'idrogeno viene ottenuto per elettrolisi dell'acqua bisogna utilizzar euna certa potenza per separare gli atomi di idrogeno da quelli di ossigeno, poi se bruciamo l'idrogeno (ovvero lo facciamo ossidare) riotteniamo acqua e la potenza che abbiamo immesso (in realtà con le varie perdite è minore) e quindi non abbiamo il surplus che serve a far girare le ruote.

† Inevitable Shock †

Posted on 17/4/2014, 16:20

CITAZIONE

E l'energia per la dissociazione elettrolitica da dove viene? :o:

Viene da una normale batteria al piombo. L' unico problema adesso è verificare se il potere calorifico della combustione della miscela idrogeno-ossigeno è superiore a quello impiegato per il processo di elettrolisi dell' acqua, con quei circuiti che consumano pochissimo.

CITAZIONE

Non credo possa funzionare, altrimenti perché non usare l'acqua che esce dalla combustione per fare altro idrogeno? Avremmo inventato il moto perpetuo...

Dipende, se dalla condensazione del vapore acqueo ottenuto dopo la combustione otteniamo la stessa quantità d'acqua iniziale, allora si, è letteralmente inutile, in quanto utilizziamo solo l' energia della batteria e non quella dell' acqua, ma se la quantità d'acqua è minore, vuol dire che una parte è stata trasformata in energia.
Per fare l'elettrolisi dell'acqua serve una potenza veramente irrisoria, i kit che vendono utilizzano un pannello fotovoltaico da 10W, e se bruciamo la miscela ossigeno-idrogeno, otteniamo una fiamma caldissima che sprigiona tanto calore, che non corrisponde strettamente a 10W. E questi kit funzionano in DC. Se utilizziamo i circuiti PWM che ottimizzano i consumi, consumiamo ancor meno, tipo 6W.

Lawrence

Posted on 18/4/2014, 08:45

Immane Rompiball

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CITAZIONE (GeneraleElettrico @ 17/4/2014, 15:27)

Esattamente. Proprio così.

CITAZIONE († Inevitable Shock † @ 17/4/2014, 17:20)

CITAZIONE

E l'energia per la dissociazione elettrolitica da dove viene? :o:

No, il potere calorifico non c'entra un tubo. Ma la quantità di energia impiegata.

CITAZIONE

Non credo possa funzionare, altrimenti perché non usare l'acqua che esce dalla combustione per fare altro idrogeno? Avremmo inventato il moto perpetuo...

Il punto sta nella differenza tra teoria e pratica. La pratica prescinde dall'osservazione di qualche particolare che non sfugge alla teoria.

Premettiamo che in un sistema chiuso ci sia all'interno 100J di energia (1J=1w/Sec) e li usiamo per dissociare dell'acqua a 25 gradi centigradi, temperatura di tutto il sistema. Terinati i 100J di energia a disposizione otterremo un certo volume di idrogeno un cert'altro volume di ossigeno, un inalzamento della temperatura di 10 gradi centigradi ed una riduzione del volume dell'acqua. Se bruciamo il volume di idrogeno con il volume di ossigeno otteniamo un ripristino del volume dell'acqua iniziale, un aumento della temperatura di altri 25 gradi centigradi e 75J di energia meccanica. Mettiamo che l'energia meccanica sia immagazzinata in un volano che ruota sotto vuoto su cuscinetti magnetici e quindi quasi senza attrito.
Togliamo adesso i 75J di energia meccanica dal volano perchè li impegnamo per fare un lavoro all'esterno del sistema iniziale, ci rimangono 25J di energia che abbiamo convertito in calore perchè il nostro sistema adesso si trova a 35 gradi in più di quanto fosse all'inizio. Cosa usiamo per fare ancora dissociazione dell'acqua?
Se usassimo i 75J meccanici per far girare un generare con il quale produrre ancora dissociazione non ne avremo per fare altro. E poi alla fine otterremo 50J di energia meccanica e ancora aumento della temperatura. O un mix delle tre cose, aumento di temperatura, ellettrolisi, energia meccanica.

La pratica prescinde dal cosa succede dopo che abbiamo scaricato la batteria per ottenere i gas.
La realtà è che tutto alla fine si trasforma in calore ed è molto difficile tornare indietro.

† Inevitable Shock †

Posted on 21/4/2014, 02:07

Un motore a benzina in genere lavora intorno ai 95°C, ma se non mettiamo il radiatore e sigilliamo il tutto, la temperatura sale.
Quindi, potremmo utilizzare questa temperatura per vaporizzare dell' acqua che aziona una turbina, collegata ad un alternatore veramente piccolo, che ricarica la batteria. E già con questo recuperiamo l' energia termica dispersa nel motore (trascurando le dispersioni). Secondo il tuo esempio, alla fine dei conti otteniamo un aumento di temperatura di 35 gradi e 75J di energia meccanica, anche se 25J sono meno di 1°C.
Il sistema, se realmente funziona così, è destinato a concludersi, perché la batteria non viene ricaricata allo stesso modo di quel che gli viene sottratto, e non facciamo altro che utilizzare l' energia della batteria per ottenere energia meccanica.
Il punto adesso è la dimostrazione, ovvero, dimostrare che un motore ad idrogeno ed ossigeno, dallo scarico emette la stessa quantità di acqua che viene separata in HHO mediante elettrolisi. Se l'acqua è meno, senza andar a misurare niente, è stata trasformata in energia, altrimenti non ha subìto cambiamenti. E probabilmente sarà quest'ultima, ma mi sento di dover provare, come le teste di coccio

A questo punto, l' unica nostra speranza per utilizzare l'acqua al posto di carburanti ed uranio è l' ITER salut

Lawrence

Posted on 22/4/2014, 08:20

Immane Rompiball

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Non sono riuscito a seguirti, ma quello che ti posso assicurare è che ormai è stato ampiamente dimostrato che l'energia non si ottiene dal nulla. Non per partito preso ma dimostrazioni teoriche e pratiche alla mano. L'elettrolisi ha un suo rendimento come ho detto e quindi perdi hai perso in partenza. I motori a scoppio moderni raggiungono al massimo in pochi casi il 30% del rendimento e se non li raffreddi adeguatamente li butti dopo poco. La leggenda dell'ossidrogeno che rende di più di quello che ti costa o che semplicemente aumenta il rendimento del tuo motore normale è solo una leggenda bufalistica.
Ciononostante se ti serve una dimostrazione, prova e poi ne riparliamo.

DamnLarsen

Posted on 22/4/2014, 14:36

Noioso

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L' irrealizzabilità di questo progetto sta tutta nel primo principio della termodinamica

† Inevitable Shock †

Posted on 22/4/2014, 16:24

Nessuno parla di energia dal nulla, dicevo solo che dalla combustione dell' ossidrogeno si potrebbe ottenere più energia di quella impiegata.. per farti un esempio, da 1 grammo di deuterio e trizio, tramite reazioni di fusione nucleare, otteniamo la stessa energia che ricaviamo dalla combustione di 11 tonnellate di carbone. Io dicevo che, senza ricorrere a reazioni nucleari, anche con semplici reazioni chimiche forse si guadagnava più energia termica o meccanica (in modo molto meno efficiente del nucleare naturalmente) dall' ossidrogeno, i suoi isotopi e volendo anche l'ossigeno, ma se mi assicurate che la condensazione del vapore acqueo di scarico (di una vettura funzionante SOLO ad ossidrogeno) riporta l' acqua al volume iniziale, non c'è nulla da fare (quindi la combustione non emette CO2?) :wb:

CITAZIONE

La leggenda dell'ossidrogeno che rende di più di quello che ti costa o che semplicemente aumenta il rendimento del tuo motore normale è solo una leggenda bufalistica.

Si, in pratica il principio è lo stesso. Solo che nei motori ad ossidrogeno, il gas alimenta il motore da solo, mentre nei motori diesel o benzina con cella elettrolitica l' ossidrogeno viene affiancato dal carburante nebulizzato, ma se vale quel che abbiamo detto prima, è praticamente inutile, perché non utilizziamo altro che l' energia della batteria, sempre con dispersioni termiche. Resta da dimostrare che la condensazione del vapore acqueo restituisce l' acqua iniziale, e, per la legge della conservazione della massa (di Lavoisier), se la massa dell' acqua condensata dal tubo di scarico è uguale a quella dissociata in HHO, la combustione non produce nessun'altro gas di scarico, il che mi sembra strano, ma non escludo la possibilità

Quindi dall' utilizzare una cella a combustibile, all' utilizzare un motore a scoppio non cambia nulla? (a parte il fatto che uno eroga energia elettrica e l'altro termica e meccanica)

† Inevitable Shock †

Posted on 22/4/2014, 16:40

CITAZIONE

L' irrealizzabilità di questo progetto sta tutta nel primo principio della termodinamica

Io, nella mia testa, forse mischiando un po' la fusione e un po' la combustione, pensando all' equazione di Einstein, ero arrivato ad immaginare un emissione di gas di scarico con massa inferiore a quella dell' ossidrogeno, ma probabilmente è questo il punto critico che non quadra...

Comunque, anche se in realtà la combustione dell' ossidrogeno non fa che riportare il sistema al suo stato iniziale di acqua, senza guadagno, possiamo sempre pensare di utilizzare alghe e batteri per produrre "bioidrogeno", così non serve energia per l' elettrolisi e non dipendiamo nemmeno dai combustibili fossili.

DamnLarsen

Posted on 22/4/2014, 19:17

Noioso

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L' equazione di Einstein in chimica è priva di utilità, nelle reazioni chimiche vale il principio di conservazione di massa, quindi l' acqua di condensa è la stessa (in peso) che abbiamo usato per fare l' elettrolisi.
D' altra parte l' integrale ciclico di un qualsiasi cammino termodinamico ideale tra un punto A (combustibile-comburente) e un punto B (acqua nel nostro caso) è sempre uguale a zero. Vale a dire che se si intende bruciare l' idrogeno e riconvertire in idrogeno l' acqua formata la sommatoria di tutte le energie spese e guadagnate è uguale a zero.
Ne consegue che, a meno di non avere perdite nel sistema, l' energia che si ottiene dalla combustione di una certa quantità di idrogeno con ossigeno sarà la stessa necessaria a idrolizzare la quantità di acqua necessaria per produrre quella certa quantità di idrogeno (ed ossigeno). Non un Joule di più e l' utilizzo di una cella a combustibile non può violare quanto detto

.
Se invece si intende ricavare l' idrogeno da fonti rinnovabili allora cambiano le cose, ma l' idea del motore a scoppio resta comunque la meno felice.
Tieni presente che, a meno di non voler introdurre un ulteriore serbatoio per l' ossigeno puro, il tuo motore produrrà comunque ossidi di azoto (a lume di naso anche di più di un motore benzina) e che l' efficienza sarà comunque misera (certamente minore di un motore alimentato con un combustibile liquido... probabilmente sarà poco superiore al 20%).
Un motore elettrico ben progettato, se non ricordo male, dovrebbe avere un rendimento prossimo al 90%...

Edited by DamnLarsen - 22/4/2014, 22:59

† Inevitable Shock †

Posted on 22/4/2014, 20:53

CITAZIONE

Vale a dire che se si intende bruciare l' idrogeno e riconvertire in idrogeno l' acqua formata la sommatoria di tutte le energie spese e guadagnate è uguale a zero.

Ecco il punto che non capivo gif

Un ultimo dubbio che non mi si leva dalla testa: perché dalla combustione dell' HHO otteniamo acqua e non gas come diossido di carbonio o monossido? Quindi un motore ad ossidrogeno ha emissioni zero? Tu di chimica ne sai molte più di me

CITAZIONE

Un motore elettrico ben progettato, se non ricordo male, dovrebbe avere un rendimento prossimo al 90%...

Su questo invece posso entrare in dettaglio, i motori elettrici che rendono di più sono quelli brushless, ovvero senza spazzole. Durano i decenni e sono silenziosissimi, proprio perché non hanno attrito. In genere sono trifase, e per pilotarli si utilizza un circuito PWM a MOS-Fet oppure IGBT, dipende dalla potenza, che amplifica un segnale in entrata. Così possiamo controllare efficacemente il motore sotto ogni aspetto grazie ad una centralina elettronica, e nelle auto verrà rimosso l' ABS, perché sarà il motore a svolgere tale funzione. Almeno spero. E, per dare un'idea della potenza, un motore brushless da aeromodellismo o per auto RC, grande quanto un mignolo, consuma 150W ^_^

Arrivare quindi a 140kW per un automobile di media cilindrata non dovrebbe esser un problema

Poi, se non ho capito male, il miglior metodo per convertire HHO in energia è la cella a combustibile... cosa rimane?
L'immagazzinamento dei carburanti, una cosa molto pericolosa. L'idrogeno, chiedo a voi, può essere reso metallo liquido così da ridurre il suo volume e trasportato su piccole bombole? L' ossigeno invece si ferma al liquido?

DamnLarsen

Posted on 22/4/2014, 22:16

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Non ottieni ossidi di carbonio (CO o CO2) perché non bruci il carbonio

Ricorda che benzina, metano (della rete domestica), gpl e diesel sono tutte miscele di idrocarburi!
In questo senso il motore ad idrogeno ha quindi emissioni 0, ma a livello pratico quando l' azoto mischiato all' ossigeno si viene a trovare alle temperature di combustione si ha una sua parziale ossidazione che produce i famigerati NOx (che possono essere abbattuti dal catalizzatore soltanto se nei gas di scarico si trovano molecole riducenti come il CO, assente in questo caso).
La combustione risulta quindi molto pulita ma non ad emissioni 0.
Le celle a combustibile garantiscono invece la totale scomparsa di inquinanti facendo reagire combustibile e comburente a bassa T, come se fossero i componenti di una pila, per produrre energia elettrica. Cosa rimane? Ancora una volta: acqua.
Per l' immagazzinamento: l' ossigeno può essere sottratto dall' atmosfera, quindi nessun problema.
La questione dell' idrogeno è invece più complessa, infatti la sua T critica è di circa -240 C° quindi puoi scordarti di liquefarlo... Le soluzioni sono per il momento 2: o lo si trasporta come gas compresso (con tutti i rischi e gli svantaggi del caso, come si fa per il metano) o si utilizzano delle bombole con delle strutture interne a nanotubi di carbonio che riescono a rendere il trasporto più sicuro ma meno efficiente.
Spero di non aver detto fesserie perché ho un gran sonno e le mie conoscenze iniziano ad essere datate di qualche anno... Dovrei riaggiornarmi...

† Inevitable Shock †

Posted on 22/4/2014, 22:46

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Per l' immagazzinamento: l' ossigeno può essere sottratto dall' atmosfera, quindi nessun problema.

Si può sottrarre dall' atmosfera, ma in un futuro non molto lontano, quando esisterà solo la fusione nucleare a confinamento magnetico, ricavata principalmente dall' elettrolisi dell' acqua degli oceani, troppo ossigeno avanzerà

Riguardo l' idrogeno invece, viene spesso liquefatto, nelle applicazioni criogeniche si usa proprio lui, proprio perché si avvicina allo zero assoluto più di ogni altro gas liquefatto. Ma, avevo anche sentito dire che a pressioni alte e temperature più basse, ancor più vicine ai 0K, l' idrogeno diventava un metallo liquido. Tuttavia, il nostro "metallo liquido d'idrogeno", già sperimentato, ancora non si riesce a trasportare e sigillare in maniera efficiente e sicura.

Sintetizzando: in un futuro avremo tantissima energia, grazie all' avanzamento del progetto ITER. Nelle auto invece no, perché i combustibili fossili si esauriranno e le attuali alternative non convincono, per fare un esempio banale, non potremo mai e poi mai avere un motore da 1600 cm³ che sviluppa 750Hp, come nelle formula 1. Ma, questo a molte persone non va bene, quindi, la discussione va a finire con una discussione sui metodi più efficienti per il trasporto dell'energia sulle automobili.
Le batterie costano troppo. L' ossidrogeno richiede pressioni troppo alte ed è estremamente infiammabile. Un pannello fotovoltaico sul tetto della vettura al massimo produrrà 2kW mentre un auto media ne consuma 140/150... Restano solo i combustibili inesauribili ed ecologici come il biodiesel e l' alcool. Avete altre idee a riguardo?

DamnLarsen

Posted on 23/4/2014, 00:36

Noioso

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Ci sono delle imprecisioni in quello che dici

Il liquido criogenico che più si avvicina allo 0 assoluto è l' elio, ma quando possibile (cioè quasi sempre) si utilizza l' azoto perché costa 1€ al litro contro i 50€ dell' elio.
E' vero che l' idrogeno può diventare un metallo (liquido o solido dipende dalla temperatura) ma questo accade a T basse e pressioni elevatissime!!!!
Inoltre è inutile farsi problemi sul suo stato di aggregazione sapendo già in partenza che ad una T superiore di -240C° (T critica) l' idrogeno diventa incondensabile...
Per mantenere l' idrogeno liquido in bombola ci sarebbe bisogno di un doppio Dewar incamiciato con l' intercapedine riempita di elio liquido o qualcosa di simile...
Altra cosa: l' ossigeno non è infiammabile

è un comburente... La differenza è sottile da un punto di vista di pericolosità, ma teoricamente la differenza è enorme!

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